DE20121504U1 - Dichtring - Google Patents

Description

Dichtring

Die Erfindung betrifft einen in einer Außenumfangsnut eines Maschinenelements zu haltenden Dichtring, welcher an einer Stelle seines Umfangs unter Bildung einer Stoßstelle derart aufgetrennt ist, daß sich im Bereich der Stoßstelle Endbereiche des Dichtrings in Ringumfangsrichtung überlappen.

Bei dem mit dem Dichtring versehen Maschinenelement kann es sich beispielsweise um einen Kolben und damit bei dem Dichtring um einen Kolbenring handeln, derartige Dichtringe eignen sich aber auch als sogenannte Radialwellendichtringe für die Abdichtung von Drehdurchführungen, das heißt bei dem in Rede stehenden Maschinenelement kann es sich beispielsweise auch um eine Welle handeln.

Bei Dichtringen der eingangs erwähnten Art mit einem sogenannten Stoß dient die Auftrennung des Dichtrings der Kompensation der Wärmedehnung sowie der Ermöglichung der Montage des Dichtrings an dem ihn tragenden Maschinenelement.

Anhand der beigefügten Figur 1 soll nun zunächst die Wirkungsweise eines Dichtrings beschrieben werden, welcher gegen den Durchtritt eines unter Druck stehenden fluiden Mediums (ein Gas oder eine Flüssigkeit) abdichten soll. Die Figur 1 zeigt dabei einen schematischen Schnitt durch eine Welle oder einen Kolben, einen Dichtring und ein Gehäuse, zum Beispiel einen Zylinder,

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und zwar einen Schnitt in einer Ebene, welche die Achse der Welle bzw. des Kolbens und damit die Achse des Dichtrings beinhaltet, wobei nur gewisse Bereiche des Maschinenelements, des Dichtrings und des Gehäuses dargestellt wurden.

In den Außenumfang des im folgenden als Kolben bezeichneten Maschinenelements 10 ist eine Außenumfangsnut 12 eingearbeitet, welche zwei Nutseitenwände 14 und 16 aufweist, die quer, insbesondere streng senkrecht zur Kolbenachse 18 verlaufen. Die Nut 12 hält einen Dichtring 20 und nimmt diesen teilweise auf, und der Dichtring liegt mit einer Außenumfangsfläche 22 gegen eine Gleit- und Führungsfläche 24 eines Gehäuses 26 an, welches beispielsweise die Gestalt eines hohlen Kreiszylinders haben kann.

Für die Darstellung gemäß Figur 1 wurde angenommen, daß der gemäß Figur 1 rechts vom Dichtring 20 liegende Ringraum zwischen dem Kolben 10 und dem Gehäuse 26 ein unter Druck stehendes fluides Medium aufnimmt, so daß dieses den Dichtring 20 mit axialen Kräften F_a gegen die Nutseitenwand 14 und mit radial nach außen gerichteten Kräften F₁- gegen die Führungsfläche 24 des Gehäuses 26 abdichtend anpreßt.

Handelt es sich bei dem Maschinenelement um einen doppelt wirkenden Kolben 16, so daß die beiden axialen Stirnflächen des Dichtrings 20 abwechselnd druckbeaufschlagt werden, liegt der Dichtring zwar stets an der Führungsfläche 24 des Gehäuses 26 an, jedoch abwechselnd an der Nutseitenwand 14 und der Nutseitenwand 16.

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Bereits an dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, daß bei einem hier in Rede stehenden und durch die vorliegende Erfindung zu verbessernden Dichtring dessen Innenumfangsfläche nicht kreiszylindrisch sein muß und daß die beiden axialen Stirnflächen des Dichtrings nicht eben sein und exakt senkrecht zu der mit der Kolbenachse 18 zusammenfallenden Dichtringachse verlaufen müssen - wenn zum Beispiel die Nutseitenwand 14 eine sehr flache Konusoder Kegelfläche bildet, so daß sie in dem in Figur 1 dargestellten Schnitt einen kleinen Winkel von einigen wenigen Graden mit einer senkrecht zur Kolbenachse 18 verlaufenden Ebene bildet, ist es für die Erzielung der gewünschten Abdichtung nur erforderlich, daß die benachbarte Stirnfläche des Dichtrings 20 eine entsprechende Kegel- oder Konusfläche bildet - der Querschnitt der in Rede stehenden Dichtringe muß also nicht genau rechteckig sein.

In Figur 2 ist ein bekannter Kunststoff-Dichtring der Firma Elring Kunststoff-Technik GmbH, D-74 321 Bietigheim- Bissingen, dargestellt, der einen sogenannten gasdichten, überlappten Stoß aufweist. Der Dichtring ist im Bereich einer Stoßstelle 30 aufgetrennt, so daß zwei Ringendbereiche entstehen, von denen der eine mit einer Zunge 32 und der andere mit einer der Aufnahme dieser Zunge dienenden Aussparung 34 versehen ist. Dieser bekannte Dichtring gewährleistet nur bei einem Einbau mit einer bestimmten Orientierung eine gute Abdichtung, und dies auch nur dann, wenn der Dichtring nur in einer axialen Richtung mit Druck beaufschlagt wird; jedenfalls sind die Leckagen bei einer Druckbeaufschlagung dieses bekannten Dichtrings in der einen sowie in der entgegengesetzten axialen Richtung unterschiedlich groß.

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Wird der in Figur 2 dargestellte Dichtring so in das in Figur 1 dargestellte Gerät eingebaut, daß die gemäß Figur 2 linke axiale Stirnfläche des Dichtrings auch in Figur 1 links liegt, das heißt gegen die Nutseitenwand 14 anliegt, weil sich nur (gemäß Figur 1) rechts vom Dichtring ein unter Druck stehendes Medium befindet, so ergibt sich eine gute Abdichtung, da durch die Druckkräfte F_a und F_r die beiden sich in Umfangsrichtung des Dichtrings erstreckenden Wände der Aussparung 34 abdichtend gegen die beiden in Figur 2 nicht sichtbaren seitlichen Flanken der Zunge 32 angepreßt werden, und weil infolge der weitgehenden Überdeckung des Dichtrings 20 durch die Nutseitenwand 14 die zwischen dem freien Ende des mit der Aussparung 34 versehenen einen Ringendbereichs und dem anderen Ringendbereich im Bereich der Wurzel der Zunge 32 bestehende Lücke durch die Nutseitenwand 14 überdeckt und abgedichtet wird.

Erfolgt der Einbau des Dichtrings 20 hingegen so, daß seine gemäß Figur 2 rechte Stirnfläche in Figur 1 nach links weist, kann das unter Druck stehende Medium in der besagten Lücke die Zunge 32 hinterströmen und in den Ringraum zwischen dem Kolben 10 und dem Gehäuse 26 ausströmen, das heißt in denjenigen Teil des Ringraums, welcher in Figur 1 links vom Dichtring 20 liegt.

Selbst bei nur einseitiger Druckbeaufschlagung dieses bekannten Dichtrings erfordert dieser also einen Einbau mit einer bestimmten Orientierung, das heißt eine erhöhte Sorgfalt bei der Montage.

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Außerdem ist die Herstellung dieses bekannten, in Figur 2 dargestellten Dichtrings unvermeidbar verhältnismäßig kompliziert: Bei der üblichen Fertigung wird zunächst ein Rohteil in Form eines geschlossenen Rings gedreht, wobei der Durchmesser des Rohteils gleich demjenigen Durchmessser ist, der sich ergibt, wenn der in Figur 2 dargestellte Dichtring so aufgeweitet wird, daß die Zunge 32 gerade nicht mehr in die Aussparung 34 eingreift; sodann werden durch Fräsen, das heißt zerspanende Bearbeitung, die Zunge 32 und die Aussparung 34 erzeugt, und sodann der Ring aufgetrennt, so daß die Zunge ein freies Ende erhält. Schließlich wird der Ring unter Durchmesserverkleinerung in den überlappenden Zustand gebracht, in dem die Zunge in die Aussparung eingreift, und in einer Form thermisch so geformt, daß er im spannungsfreien Zustand seinen endgültigen Durchmesser aufweist.

Wird für den Dichtring ein Werkstoff verwendet, welcher sich mit feinen, messerartigen Stanzwerkzeugen bearbeiten läßt, wäre auch eine alternative Herstellungsart grundsätzlich vorstellbar: In diesem Fall würde wiederum ein Rohteil in Form eines geschlossenen Rings durch Drehen hergestellt, wobei dieser Ring dann bereits den endgültigen Durchmesser des Dichtrings aufweisen würde; so dann könnte man durch feine, messerartige Stanzwerkzeuge die Aussparung 34, die Zunge 32 und die in Figur 2 im Bereich der Stoßstelle erkennbare Lücke erzeugen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Dichtring mit einem sogenannten überlappten Stoß zu schaffen, bei dem die Leckagen bei

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einer axialen (das heißt in Richtung der Ringachse erfolgenden) Druckbeaufschlagung in beiden axialen Richtungen ungefähr gleich groß sind, der sich aber dennoch einfach herstellen läßt.

Bei der Lösung dieser Aufgabe wird von dem bekannten, in Figur 2 dargestellten Dichtring ausgegangen, das heißt von einem in einer Außenumfangsnut eines Maschinenelements zu haltenden Dichtring, welcher einen ungefähr rechteckigen Querschnitt aufweist und an einer Stelle seines Umfangs unter Bildung einer Stoßstelle derart aufgetrennt ist, daß sich im Bereich der Stoßstelle Endbereiche des Dichtrings in Ringumfangsrichtung überlappen, wobei im Stoßstellen bereich an einem ersten Ringendbereich eine bezüglich der Dichtringachse radial außen liegende sowie sich in Ringumfangsrichtung erstreckende erste Zunge und am zweiten Ringendbereich eine sich gleichfalls in Ringumfangsrichtung erstreckende, der Aufnahme der ersten Zunge dienende erste Aussparung vorgesehen sind und die erste Zunge sowie die erste Aussparung an eine erste Stirnfläche des Dichtrings angrenzen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein solcher Dichtring so gestaltet, daß er die folgenden Merkmale aufweist:

(a) der zweite Ringendbereich ist im Stoßstellenbereich mit einer sich in Ringumfangsrichtung erstreckenden zweiten Zunge versehen, welche an die Innenumfangsfläche des Dichtrings angrenzt und sich von der ersten Aussparung zum freien Ende des zweiten Ringendbereichs erstreckt;

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(b) der erste Ringendbereich ist im Stoßstellenbereich mit einer sich in Ringumfangsrichtung bis zum freien Ende des ersten Ringendbereichs erstreckenden zweiten Aussparung versehen, welche zur Aufnahme der zweiten Zunge an die Innenumfangsfläche des Dichtrings angrenzt;

(c) die radial nach außen offene erste Aussparung bildet mit einer ersten Aussparungswand eine ungefähr parallel zur Außenumfangsfläche des Dichtrings verlaufende erste Dichtfläche und mit einer zweiten Aussparungswand eine sich quer zur Dichtringachse erstreckende zweite Dichtfläche;

(d) die radial nach innen offene zweite Aussparung bildet mit einer ersten Aussparungswand eine ungefähr parallel zur Außenumfangsfläche des Dichtrings verlaufende dritte Dichtfläche, gegen welche die erste Dichtfläche unter einem auf die Innenumfangsfläche des Dichtrings radial nach außen einwirkenden Druck eines durch den Dichtring abzudichtenden fluiden Mediums anpreßbar ist;

(e) die erste Zunge bildet mit einer der zweiten Stirnfläche des Dichtrings zugekehrten Zungenflanke eine sich quer zur Dichtringachse erstreckende vierte Dichtfläche derart, daß diese vierte Dichtfläche und die zweite Dichtfläche unter einem auf eine der Stirnflächen des Dichtrings in Richtung der Dichtringachse einwirkenden Druck des fluiden Mediums gegeneinander anpreßbar sind.

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Da, wie anhand der Figur 1 verständlich wird, die von der in axialer Richtung druckbeaufschlagten Stirnfläche abgewandte Stirnfläche des Dichtrings durch eine der Nutseitenwände des Maschinenelements und die Außenumfangsfläche des Dichtrings durch die Gleit- und Führungsfläche des das besagte Maschinenelement aufnehmenden Gehäuses abgestützt wird, liegt die erste Zunge stets abdichtend gegen die beiden von der ersten Aussparung gebildeten Dichtflächen an, und ebenso werden die beiden ungefähr parallel zur Außenumfangsfläche des Dichtrings verlaufenden, einander zugekehrten und von den beiden Zungen gebildeten Dichtflächen abdichtend gegeneinander gepreßt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß, wie sich auch aus Figur 1 ergibt, die ungefähr parallel zu der Außenumfangsfläche des Dichtrings verlaufende Fuge zwischen den beiden Zungen an derjenigen Dichtring-Stirnfläche, welche von der in axialer Richtung druckbeaufschlagten Dichtring-Stirnfläche abgewandt ist, von der einen Nutseitenwand des Maschinenelements überfangen und abgedichtet wird, da man schon aus Gründen einer stabilen und sicheren Halterung des Dichtrings in der Nut des Maschinenelements den Dichtring und die Nut so aufeinander abstimmen wird, daß die besagte Fuge innerhalb der Nut liegt, so wie dies auch für die parallel zu den Umfangsflächen des in Figur 2 dargestellten bekannten Dichtrings verlaufende Fuge zwischen der Zunge 32 und der Aussparung 34 gilt.

Ein erfindungsgemäßer Dichtring gewährleistet also eine gute Abdichtung unabhängig davon, welche Stirnfläche des Dichtrings in axialer Richtung mit Druck beaufschlagt wird; zumindest führt die erfindungsgemäße Gestaltung eines Dichtrings dazu, daß die Leckagen bei einer Druckbeaufschlagung in der

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einen und in der anderen, entgegengesetzten axialen Richtung ungefähr gleich groß sind.

Auch läßt sich ein erfindungsgemäßer Dichtring aus einem mit feinen, messerartigen Stanzwerkzeugen bearbeitbaren Werkstoff verhältnismäßig leicht herstellen, da sich das durch Drehen hergestellte Rohteil in Form eines noch geschlossenen Rings in einer einzigen Aufspannung durch Stanzen in zwei Richtungen auf folgende Weise fertig bearbeiten läßt: Zunächst wird das Rohteil von seiner Außenumfangsfläche her in radialer Richtung mittels eines Stanzmessers bearbeitet, dessen Kontur an die zu erzeugende erste Aussparung angepaßt ist, wobei das Stanzmesser in radialer Richtung nur entsprechend der radialen Tiefe der ersten Aussparung vorgeschoben wird; sodann wird der noch geschlossene Ring von seiner einen Stirnfläche her mit einem zweiten Stanzmesser bearbeitet, welches in Richtung der Ringachse vorgeschoben wird und dessen Kontur, entgegen der Vorschubrichtung gesehen, der Kontur der zweiten Aussparung entspricht, wobei die Kontur der vorderen Schneidkante des Stanzmessers, senkrecht zu seiner Vorschubrichtung gesehen, gegebenenfalls entsprechend der Kontur der ersten Aussparung, in radialer Richtung des Dichtrings gesehen, abgestuft ist - sie kann aber auch nicht abgestuft, das heißt, in einer Draufsicht senkrecht zur Messervorschubrichtung gerade sein, wobei sich dann beim zweiten Stanzschritt eine Fuge ergibt, welche eine Fortsetzung der von der ersten Aussparung gebildeten ersten Dichtfläche darstellt und gleichfalls noch innerhalb der Nut des den Dichtring tragenden Maschinenelements zu liegen kommt.

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Wie bereits aus den obigen Ausführungen zu den Figuren 1 und 2 folgt, muß der Querschnitt des erfindungsgemäßen Dichtrings nicht streng rechteckig sein - wenn die Seitenwände der für die Aufnahme des Dichtrings vorgesehenen Nut mit senkrecht zur Kolbenachse verlaufenden Ebenen kleine spitze Winkel bilden, wird man die Dichtring-Stirnflächen gegenüber senkrecht zur Dichtringachse verlaufenden Ebenen entsprechend neigen (immer in einem Schnitt längs einer Durchmesserebene, welche infolgedessen die Dichtringachse enthält), damit sich diese Stirnflächen abdichtend gegen die Nutseitenwände anlegen lassen. Infolgedessen sind unter quer zur Dichtringachse verlaufenden Stirnflächen auch leicht konische bzw. leicht kegelige Stirnflächen zu verstehen.

Ebenso können die erste und dritte Dichtfläche (in einem Schnitt längs einer Durchmesserebene des Dichtrings, welche also die Dichtringachse enthält) mit der Richtung der Dichtringachse einen kleinen spitzen Winkel bilden und müssen nicht exakt parallel zur Dichtringachse bzw. zur Außenumfangsfläche des Dichtrings verlaufen. Entsprechendes gilt für die zweite und die vierte Dichtfläche, welche im Schnitt längs einer Durchmesserebene des Dichtrings nicht exakt senkrecht zur Dichtringachse verlaufen müssen, sondern mit einer senkrecht zur Dichtringachse verlaufenden Ebene einen kleinen spitzen Winkel bilden können. Es kann sogar durchaus vorteilhaft sein, wenn die erste und die zweite Dichtfläche nicht exakt senkrecht aufeinander stehen, sondern einen Winkel zwischen sich einschließen, welcher etwas kleiner als 90° ist, sofern die dritte und die vierte Dichtfläche denselben Winkel zwischen sich einschließen, da dann durch eine axiale Druckbeaufschlagung des Dichtrings

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die erste Zunge in den von der ersten oder zweiten Dichtfläche gebildeten Winkel hineingepreßt wird.

Grundsätzlich wäre es denkbar, einen erfindungsgemäßen Dichtring aus einem metallischen Werkstoff herzustellen, wenn auf die verhältnismäßig einfache Herstellungsmethode des Stanzens verzichtet wird, indem zunächst ein ringförmiges, noch geschlossenes Rohteil durch Drehen hergestellt, dieses dann an der späteren Stoßstelle aufgetrennt und schließlich durch Fräsen fertig bearbeitet wird, worauf durch geeignete, bekannte Verfahren eine Durchmesserverkleinerung bei Spannungsfreiheit bewerkstelligt wird. Bevorzugt werden jedoch elastisch aufweitbare Dichtringe aus Kunststoff, welche sich durch Spritzgießen, Formpressen pulverförmigen Materials oder durch eine Drehbearbeitung herstellen und anschließend durch Stanzen fertigbearbeiten lassen; solche Kunststoff-Dichtringe können aber auch durch Drehen und Fräsen komplett spanabhebend hergestellt werden. Besonders geeignete Kunststoffe sind PTFE, PTFE mit Füllstoffen, Mischungen aus unterschiedlichen PTFE-Materialien, aber auch Polyimide, PEEK, PPS etc., welche gegen hohe Temperaturen beständig sind. Allerdings wird PTFE auch wegen seiner besseren Gleiteigenschaften besonders bevorzugt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der in Figur 3 dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dichtrings, wobei die Figur 3 nur denjenigen Teil des Dichtrings zeigt (und zwar in perspektivischer Darstellung), in dem sich die Stoßstelle des Dichtrings befindet, da sich

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dieser von dem bekannten, in Figur 2 gezeigten Dichtring nur in der Gestaltung der Stoßstelle unterscheidet.

Auch in Figur 3 wurde die Dichtringachse 18 angedeutet und die Stoßstelle als Ganzes mit 30 bezeichnet. Ferner zeigt die Figur 3 den Dichtring in einem elastisch derart aufgeweiteten Zustand, daß sich ein erster Ringendbereich 41 und ein zweiter Ringendbereich 42 an der Stoßstelle 30 noch nicht überlappen.

Eine erste Stirnfläche 44 des Dichtrings ist eben und liegt in einer senkrecht zur Dichtringachse 18 verlaufenden Ebene; dasselbe gilt für eine zweite Stirnfläche 46, welche auf der von der ersten Stirnfläche 44 abgekehrten Seite des Dichtrings liegt. Am ersten Ringendbereich 41 ist eine sich in Ringumfangsrichtung bis zum freien Ende dieses Ringendbereichs erstreckende erste Zunge 51 ausgebildet, am zweiten Ringendbereich 42 eine sich gleichfalls in Ringumfangsrichtung bis zum freien Ende dieses Ringendbereichs erstreckende zweite Zunge 52.

Der Dichtring hat eine (bezüglich der Dichtringachse 18 radial außen liegende) kreiszylindrische Außenumfangsfläche 48 und eine radial innen liegende, gleichfalls kreiszylindrische Innenumfangsfläche 50. Der zweite Ringendbereich 42 weist eine sich von der Außenumfangsfläche 48 in radialer Richtung nach innen erstreckende Ausnehmung auf, welche sowohl zur Bildung der zweiten Zunge 52, als auch zu einer ersten Aussparung 61 führt, deren Boden

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(in der Sichtweise nach Figur 3) eine erste Dichtfläche 101 und deren Seitenwand (wiederum in der Sichtweise gemäß Figur 3) eine zweite Dichtfläche 102 bildet. Bei der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform ist die erste Dichtfläche 101 Teil einer mit der Dichtringachse 18 koaxialen Kreiszylinderfläche, während der wesentliche, mittlere Teil der zweiten Dichtfläche 102 eben ist und in einer zur Dichtringachse 18 senkrechten Ebene liegt - insgesamt entspricht die Kontur der zweiten Dichtfläche 102 in radialer Richtung auf die Außenumfangsfläche 48 gesehen der Form eines flachen S.

Der erste Ringendbereich 41 ist mit einer langgestreckten zweiten Aussparung 62 versehen, welche sich von der Innenumfangsfläche 50 des Dichtrings ausgehend radial nach außen in den Ringendbereich 41 hineinerstreckt und deren Kontur, in Richtung der Dichtringachse 18 gesehen, ungefähr spazierstockförmig ist. Die zweite Aussparung 62 bildet auf der radial inneren Seite des ersten Ringendbereichs 41 eine dritte Dichtfläche 103, welche Teil einer mit der Dichtringachse 18 koaxialen Kreiszylinderfläche ist und sich bis zum freien Ende des Ringendbereichs 41 erstreckt. Die für den Betrachter der Figur 3 rückwärtige Flanke der ersten Zunge 51 bildet eine vierte Dichtfläche 104, deren Kontur - in radialer Richtung auf die Außenumfangsfläche 48 gesehen einem flachen S entspricht und deren wesentlicher, mittlerer Teil eben ist und in einer zur Dichtringachse 18 senkrechten Ebene liegt. Insbesondere ist die besagte Kontur der vierten Dichtfläche 104 identisch mit der zuvor beschriebenen Kontur der zweiten Dichtfläche 102 am zweiten Ringendbereich 42, das heißt die beiden Dichtflächen 102 und 104 sind komplementär zueinander.

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Schließlich bildet die zweite Zunge 52 mit ihrer für den Betrachter der Figur 3 oberen Seite eine fünfte Dichtfläche 105, welche gleichfalls Teil einer mit der Dichtringachse 18 koaxialen Kreiszylinderfläche ist und bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform stufenlos in die erste Dichtfläche 101 übergeht. Ferner sind bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform die in Richtung der Dichtringachse 18 gesehenen Konturen der dritten Dichtfläche 103 und der von der ersten und fünften Dichtfläche 101 bzw. 105 gebildeten Dichtfläche komplementär zueinander.

Wird der in Figur 3 dargestellte, elastisch aufgeweitete Dichtring freigegeben, so daß er in einen spannungslosen Zustand übergeht, schiebt sich im Zuge der Durchmesserverkleinerung die erste Zunge 51 so in die erste Aussparung 61, daß sich bis auf von den Dichtflächen 102 und 104 bzw. 103 und 101, 105 begrenzte Fugen geschlossene Stirnflächen 44 und 46 sowie geschlossene Außen- und Innenumfangsflächen 48 bzw. 50 des Dichtrings ergeben.

Der Dichtring hat dann einen Durchmesser, welcher dem Durchmesser des zunächst durch Drehen hergestellten, geschlossenen ringförmigen Rohteils mit rechteckigem Querschnitt entspricht. In dieses Rohteil wird zunächst mit einem dünnen Stanzmesser, welches an der Außenumfangsfläche 48 angesetzt und in Richtung radial nach innen vorgeschoben wird, die Fuge eingestanzt, welche durch die Dichtflächen 102 und 104 begrenzt wird, wobei diese Dichtflächen geschaffen werden. Dieses Stanzmesser hat in einem Querschnitt senkrecht zu seiner Vorschubrichtung eine S-förmige Gestalt und eine vordere Schneidkante, welche entsprechend der Krümmung der Dichtflächen 101 und

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105 leicht konkav ausgebildet ist. Dieses Stanzmesser dringt im Zuge des ersten Stanzschritts bis zu den später ausgebildeten Dichtflächen 101 und 105 vor.

Sodann wird in einem zweiten Stanzschritt die Fuge gebildet, welche durch die Dichtfläche 103 und die Dichtflächen 101, 105 begrenzt wird. Hierzu wird ein zweites dünnes Stanzmesser verwendet, welches an der ersten Stirnfläche 44 angesetzt und in Richtung der Dichtringachse 18 vorgeschoben wird. Dieses Stanzmesser hat in einer senkrecht zur Vorschubrichtung verlaufenden Schnittebene einen Querschnitt, welcher der in Richtung der Dichtringachse 18 gesehenen Kontur der dritten Dichtfläche 103 entspricht, und die vordere Schneidkante des Stanzmessers ist so abgestuft, daß der Kantenverlauf, senkrecht zur Vorschubrichtung des Stanzmessers gesehen, teilweise der Kontur der zweiten Dichtfläche 102 entspricht, während die Stanzkante im übrigen senkrecht zur Vorschubrichtung verläuft (entsprechend dem Verlauf der zweiten Stirnfläche 46 des Dichtrings). Mit diesem Stanzmesser werden also im zweiten Stanzschritt nicht nur die Dichtflächen 103, 101 und 105 erzeugt, sondern der Dichtring wird auch aufgetrennt.

Es soll nun angenommen werden, daß der mit der in Figur 3 dargestellten Stoßstelle 30 versehene erfindungsgemäße Dichtring in das in Figur 1 dargestellte Gerät so eingebaut wird, daß die axialen Druckkräfte F_a auf die erste Stirnfläche 44 des Dichtrings einwirken, wodurch die zweite Stirnfläche 46 gegen die Nutseitenwand 14 angepreßt wird. Außerdem sollen der Durchmesser und die radiale Dicke des Dichtrings so auf die Abmessungen der

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Außenumfangsnut 12 abgestimmt sein, daß die von den Dichtflächen 103 und 105 gebildete, in die zweite Stirnfläche 46 mündende Fuge von der Nutseitenwand 14 überdeckt wird. Schließlich soll noch angenommen werden, daß der Dichtring unter der Wirkung der radial nach außen gerichteten Druckkräfte F_r unter geringfügiger Aufweitung gegen die Führungsfläche 24 angepreßt wird, so daß das gemäß Figur 3 linke freie Ende der ersten Zunge 51 nicht gegen das gemäß Figur 3 linke Ende der ersten Aussparung 61 anliegt, ebensowenig das gemäß Figur 3 rechte freie Ende der zweiten Zunge 52 nicht gegen das gemäß Figur 3 rechte Ende der zweiten Aussparung 62. Wohl aber werden wegen der axialen Abstützung des zweiten Ringendbereichs 42 durch die Nutseitenwand 14 und der radialen Abstützung des ersten Ringendbereichs 41 durch die Führungsfläche 24 durch die axialen Druckkräfte F_a die Dichtflächen 104 und 102 und durch die radialen Druckkräfte F_r die Dichtflächen 101, 105 und 103 abdichtend gegeneinander gepreßt. Wegen der Abdichtung im Bereich der Dichtflächen 101 und 102 ist ein Spalt in der zweiten Stirnfläche 46 im Bereich des gemäß Figur 3 rechten Endes der ersten Zunge 51 für die Abdichtwirkung des Dichtrings unschädlich, und da die Nutseitenwand 14 den gesamten, von den Dichtflächen 103 und 105 in der zweiten Stirnfläche 46 gebildeten Spalt abdichtend abdeckt, ist auch ein Spalt in der zweiten Dichtfläche 46 im Bereich des gemäß Figur 3 rechten Endes der zweiten Zunge 52 für die Abdichtwirkung des Dichtrings unschädlich.

Entsprechendes gilt, wenn der erfindungsgemäße Dichtring umgekehrt eingebaut wird, so daß die erste Stirnfläche 44 durch die axialen Druckkräfte F_a gegen die Nutseitenwand 14 angepreßt wird. Für den durch die Dichtflächen

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103 und 105 begrenzten Spalt gilt dasselbe wie bei der zunächst erörterten Einbauvariante, und ein in der ersten Stirnfläche 44 im Bereich des gemäß Figur 3 linken Endes der ersten Zunge 51 vorhandener Spalt ist unschädlich, weil die Stoßstelle im Bereich der Dichtflächen 101 und 102 abgedichtet wird.

Bei der Betrachtung beider Einbauvarianten darf nicht außer Acht gelassen werden, daß die Außenumfangsfläche 48 des Dichtrings durch die radialen Druckkräfte F_r überall abdichtend gegen die Führungsfläche 24 angepreßt wird.

Um im zweiten Stanzschritt mit einem Stanzmesser mit einer einfacher gestalteten vorderen Stanzkante arbeiten zu können, nämlich mit einer zwar entsprechend der Krümmung der Dichtfläche 105 gekrümmten, in einer Draufsicht auf das Stanzmesser jedoch geradlinigen Stanzkante, kann sich die die erste Dichtfläche 101 bildende Fläche auch über die ganze axiale Dicke des Dichtrings erstrecken, so daß hinter der ersten Aussparung 61 im Dichtring ein Schlitz entsteht, welcher in die zweite Stirnfläche 46 mündet. Im eingebauten Zustand wird dieser Schlitz jedoch ebenso durch die Nutseitenwand 14 überdeckt und abgedichtet wie die von den Dichtflächen 103 und 105 gebildete Fuge.

Wie sich aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt, ist es zwar zweckmäßig, wenn die in Ringumfangsrichtung gemessene Länge der zweiten Aussparung 62 der Summe aus der Länge der ersten Aussparung 61 sowie der Länge der zweiten Zunge 52 (jeweils in Ringumfangsrichtung gemessen) entspricht, es

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ist jedoch unschädlich, wenn die zweite Aussparung 62 geringfügig länger als dieses Summenmaß ist.

Außerdem muß die erste Dichtfläche 101 nicht stufenlos in die fünfte Dichtfläche 105 übergehen, wenn die dritte Dichtfläche 103 eine entsprechende Stufe aufweist. In diesem Zusammenhang muß man sich immer vor Augen halte, daß durch die radialen Druckkräfte F_r die zweite Zunge 52 radial nach außen gegen den ersten Ringendbereich 41 angepreßt wird, welcher seinerseits durch die Führungsfläche 24 abgestützt wird.

Ferner kommt es, sieht man einmal von dem Ziel einer möglichst einfachen Herstellung ab, nicht darauf an, daß die Dichtflächen 102 und 104 bzw. 101, 105 und 103 streng komplementär zueinander ausgebildet sind, da es nur wesentlich ist, daß in irgendeinem Bereich der ersten Aussparung 61 und in irgendeinem Bereich der zweiten Zunge 52 so abgedichtet wird, daß das unter Druck stehende fluide Medium die Zunge 51 bzw. die Zunge 52 nicht so umströmen kann, daß es gemäß Figur 1 links vom Dichtring in den Ringraum zwischen dem Kolben 10 und dem Gehäuse 26 ausströmen kann.

Bei der in Figur 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform liegen die Dichtflächen 102 und 104 ungefähr in der Mitte der axialen Erstreckung des Dichtrings, die Dichtflächen 103 und 101, 105 ungefähr in der Mitte der (radialen) Wandstärke des Dichtrings. Dies muß aber nicht der Fall sein, da es lediglich erforderlich ist, daß die von den Dichtflächen 103 und 105 begrenzte Fuge von der einen Seitenwand der den Dichtring haltenden Nut überdeckt wird. Im

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Regelfall ist deshalb nur zu fordern daß die dritte Dichtfläche 103 in einem solchen radialen Abstand von der Außenumfangsfläche 48 des Dichtrings verläuft, daß dieser Abstand mindestens ungefähr 20% der radialen Dicke des Dichtrings beträgt. Entsprechendes gilt für den axialen Abstand der zweiten Dichtfläche 102 von der einen oder anderen Stirnfläche 44 bzw. 46 des Dichtrings, da es nur darauf ankommt, daß die erste Zunge 51 mechanisch hinreichend stabil ist, ebenso derjenige Teil des zweiten Ringendbereichs 42, welcher zwischen der zweiten Dichtfläche 102 und der zweiten Stirnfläche 46 des Dichtrings liegt.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß der Kern der Erfindung auch in Folgendem gesehen werden kann:

Die Erfindung betrifft einen in einer Außenumfangsnut eines Maschinenelements zu haltenden Dichtring, welcher einen ungefähr rechteckigen Querschnitt aufweist und an einer Stelle seines Umfangs unter Bildung einer Stoßstelle derart aufgetrennt ist, daß sich im Stoßstellenbereich Endbereiche des Dichtrings in Ringumfangsrichtung überlappen. Damit der Dichtring bei einer Beaufschlagung mit einem unter Druck stehenden fluiden Medium in jeder axialen Richtung gleich gut abdichtet, ist jeder Ringendbereich mit einer sich in Ringumfangsrichtung in Richtung auf das freie Ende des betreffenden Endbereichs erstreckenden Zunge sowie mit einer Aussparung zur Aufnahme der Zunge des jeweils anderen Ringendbereichs versehen, und zwar derart, daß sich Zunge und zugehörige Aussparung im einen Fall bei Betrachtung in

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axialer Richtung und im anderen Fall bei Betrachtung in radialer Richtung des Dichtrings überlappen.

Natürlich kann man einen erfindungsgemäßen Dichtring auch aus einem durch Pressen oder Spritzgießen hergestellten, ringförmigen Rohteil erzeugen; ferner wäre es möglich, den Dichtring als noch offenes, nicht überlappendes Teil durch Pressen oder Spritzgießen herzustellen, und zwar samt fertig gestalteten Ringendbereichen, worauf das Teil unter Durchmesserverringerung in seine endgültige Form gebracht wird.

Claims (13)

1. In einer Außenumfangsnut eines Maschinenelements zu haltender Kunststoff-Dichtring, welcher einen ungefähr rechteckigen Querschnitt, eine bezüglich der Dichtringachse radial außen liegende Außenumfangsfläche, eine von letzterer abgewandte Innenumfangsfläche sowie zwei quer zur Dichtringachse verlaufende Stirnflächen aufweist und an mindestens einer Stelle seines Umfangs unter Bildung einer Stoßstelle derart gestaltet ist, daß sich im Bereich der Stoßstelle Endbereiche des Dichtrings in Ringumfangsrichtung überlappen, wobei im Stoßstellenbereich an einem ersten Ringendbereich eine bezüglich der Dichtringachse radial außen liegende sowie sich in Ringumfangsrichtung erstreckende erste Zunge und am zweiten Ringendbereich eine sich gleichfalls in Ringumfangsrichtung erstreckende, der Aufnahme der ersten Zunge dienende erste Aussparung vorgesehen sind und die erste Zunge sowie die erste Aussparung an eine erste Stirnfläche des Dichtrings angrenzen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) der zweite Ringendbereich (42) ist im Stoßstellenbereich mit einer sich in Ringumfangsrichtung erstreckenden zweiten Zunge (52) versehen, welche an die Innenumfangsfläche (50) des Dichtrings angrenzt und sich von der ersten Aussparung (61) zum freien Ende des zweiten Ringendbereichs (42) erstreckt;

b) der erste Ringendbereich (41) ist im Stoßstellenbereich mit einer sich in Ringumfangsrichtung bis zum freien Ende des ersten Ringendbereichs (41) erstreckenden zweiten Aussparung (62) versehen, welche zur Aufnahme der zweiten Zunge (52) an die Innenumfangsfläche (50) des Dichtrings angrenzt;

c) die radial nach außen offene erste Aussparung (61) bildet mit einer ersten Aussparungswand eine ungefähr parallel zur Außenumfangsfläche (48) des Dichtrings verlaufende erste Dichtfläche (101) und mit einer zweiten Aussparungswand eine sich quer zur Dichtringachse (18) erstreckende zweite Dichtfläche (102);

d) die radial nach innen offene zweite Aussparung (62) bildet mit einer ersten Aussparungswand eine ungefähr parallel zur Außenumfangsfläche (48) des Dichtrings verlaufende dritte Dichtfläche (103), gegen welche die erste Dichtfläche (101) unter einem auf die Innenumfangsfläche (50) des Dichtrings radial nach außen einwirkenden Druck (F_r) eines durch den Dichtring abzudichtenden fluiden Mediums anpreßbar ist;

e) die erste Zunge (51) bildet mit einer der zweiten Stirnfläche (46) des Dichtrings zugekehrten Zungenflanke eine sich quer zur Dichtringachse (18) erstreckende vierte Dichtfläche (104) derart, daß diese vierte Dichtfläche (104) und die zweite Dichtfläche (102) unter einem auf eine der Stirnflächen (44, 46) des Dichtrings in Richtung der Dichtringachse (18) einwirkenden Druck (F_a) des fluiden Mediums gegeneinander anpreßbar sind.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Ringumfangsrichtung gemessene Länge der zweiten Aussparung (62) der Summe aus der Länge der ersten Aussparung (61) sowie der Länge der zweiten Zunge (52), jeweils in Ringumfangsrichtung gemessen, entspricht.

3. Dichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zunge (52) eine ungefähr parallel zur Außenumfangsfläche (48) des Dichtrings verlaufende fünfte Dichtfläche (105) bildet, welche stufenlos in die erste Dichtfläche (101) übergeht und unter einem auf die Innenumfangsfläche (50) des Dichtrings radial nach außen einwirkenden Druck (F_r) des fluiden Mediums gegen die dritte Dichtfläche (103) anpreßbar ist.

4. Dichtring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die dritte und die fünfte Dichtfläche (103 bzw. 105) über die gesamte axiale Dicke des Dichtrings erstrecken.

5. Dichtring nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß - in Richtung der Dichtringachse (18) gesehen - das freie Ende der zweiten Zunge (52) und das vom freien Ende der ersten Zunge (51) abgekehrte Ende der zweiten Aussparung (62) zueinander komplementäre Konturen aufweisen.

6. Dichtring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturen ungefähr kreisbogenförmig sind.

7. Dichtring nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß - in radialer Richtung auf den Außenumfang des Dichtrings gesehen - die erste Aussparung (61) und die erste Zunge (51) zueinander komplementäre Konturen aufweisen.

8. Dichtring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturen ungefähr S-förmig sind.

9. Dichtring nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Dichtfläche (103) in einem solchen radialen Abstand von der Außenumfangsfläche (48) des Dichtrings verläuft, daß dieser Abstand mindestens 20% der radialen Dicke des Dichtrings beträgt.

10. Dichtring nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand der dritten Dichtfläche (103) von der Außenumfangsfläche (48) des Dichtrings ungefähr 50% der radialen Dicke des Dichtrings beträgt.

11. Dichtring nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß - in radialer Richtung auf den Außenumfang des Dichtrings gesehen - die Wandstärke der ersten Zunge (51) ungefähr gleich der halben axialen Dicke des Dichtrings ist.

12. Dichtring nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ringendbereich (42) im Bereich der ersten Aussparung (61) über deren Länge und an diese in Richtung der Dichtringachse (18) anschließend ungefähr parallel zur Außenumfangsfläche (48) des Dichtrings derart geschlitzt ist, daß der dadurch gebildete Schlitz stufenlos in die erste Dichtfläche (101) übergeht und sich bis zur zweiten Stirnfläche (46) des Dichtrings erstreckt.

13. Dichtring nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (44, 46) eben und parallel zueinander sind und daß die Außenumfangsfläche (48) des Dichtrings eine Zylinderfläche ist.