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Verbindungsdichtung für zwei Gehäuseteile
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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsdichtung für zwei Gehäuseteile,
insbesondere eines Kraftstoffdruckspeichers, bei der der erste Gehäuseteil am Verbindungsrand
einen Flansch aufweist und der zweite Gehäuseteil den Flansch unter Zwischenlage
eines gummielastischen Dichtrings mit einem Verbindungsrandabschnitt umgreift und
ein Endteil des Verbindungsrandabschnitts zu einer äußeren Widerlagerfläche des
Flansches hin umgebördelt ist, wobei der Dichtring mindestens drei, bei entspanntem
Dichtring im Winkel zueinander verlaufende Dichtflächen aufweist, von denen die
erste der Flanschebene zugekehrt, die zweite der Biegung des Endteils des Verbindungsrandabschnitts
des zweiten Gehäuseteils zugekehrt, die dritte von der Flanschebene abgewandt ist
und gegebenenfalls eine vierte Fläche des Dichtrings radial innen -liegt.
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Bei einer bekannten Verbindungsdichtung dieser Art, die bei im Handel
erhältlichen Kraftstoffdruckspeichern vewendet wird, hat der Dichtring einen Rechteckquerschnitt.
Der Dichtring ist zwischen einem Flansch eines napfartigen Widerlagers für eine
an ihrem Rand zwischen den Gehäuseteilen eingespannte Membran und einem radial inneren
Teil des Verbindungsrandabschnitts des zweiten Gehäuseteils angeordnet. Beim Umbördeln
des Verbindungsrandabschnitts besteht die Gefahr, daß sich die erwähnten Flansche
verbiegen
und kein großflächiger Druck auf den Einspannrand der Membran einerseits und den
Dichtring andererseits ausgeübt wird, so daß licht eine Undichtigkeit auftreten
kann. Wenn ein so hoher Überdruck auftritt, daß die Membran aus ihrer Einspannung
herausgerissen wird, entfällt die Dichtwirkung der Membran, die auch nicht durch
den Dichtring übernommen werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsdichtring
der eingangs genannten Art anzugeben, die eine bessere Dichtwirkung aufweist.
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Nach der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Dichtring
mit seiner ersten Dichtfläche an der Widerlagerfläche des Flansches des ersten Gehäuseteils
anliegt und zumindest ein Teil seiner zweiten Dichtfläche im entspannten Zustand
des Dichtrings einen spitzen Winkel mit der ersten Dichtfläche einschließt.
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Bei dieser Ausbildung des Dichtrings kann die Umbördelung des Endteils
des Verbindungsrandabschnitts des zweiten Gehäuseteils in einem großen Winkelbereich
zunächst ohne BerUhrung des Dichtrings erfolgen, und zwar so weit, bis die durch
den Endteil auf den Dichtring ausgeübte Klemmkraft nahezu senkrecht auf die Widerlagerfläche
des Flansches des ersten Gehäuseteils wirkt. Dies hat zum einen den Vorteil, daß
der Dichtring beim Umbördeln nicht radial nach innen verschoben wird, und zum anderen
den Vorteil, daß sich die Klemmkraft des umgebördelten Endteils großflächig auf
die Widerlagerfläche des Flansches und damit gegebenenfalls eine zusätzlich eingespannte
Membran verteilt. Auf diese Weise ist die Gefahr einer Verbiegung des Flansches
und eines gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Flansches vermieden und die gegebenenfalls
vorhandene Membran wird sicherer eingespannt. Die Anordnung des Dichtrings hat den
Vorteil, daß die Membran die Dichtwirkung des Dichtrings gegebenenfalls unterstützt.
Selbst wenn ein so hoher Überdruck auftritt, daß die Membran gegebenenfalls dennoch
aus
der Einspannung herausgerissen wird, kommt noch die Dichtwirkung
des Dichtrings zur Geltung, so daß die Gefahr einer externen Undichtigkeit vermieden
ist.
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Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß zumindest ein Teil der dritten
Dichtfläche im entspannten Zustand des Dichtrings einen spitzen Winkel mit der ersten
Dichtfläche einschließt.
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Diese Ausbildung des Dichtrings ermöglicht ein nahezu vollständiges
Umgreifen des Dichtrings durch den Endteil des Verbindungsrandabschnitts beim Umbördeln,
so daß der Dichtring seine Lage beim Umbördeln sicher beibehält und sich der Einspanndruck
praktisch gleichmäßig über die Querschnittsfläche des Dichtrings in radialer Richtung
verteilt. Dies ergibt eine hohe Dichtwirkung.
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Wenn der Dichtring mit der vierten Fläche versehen ist, ist es günstig,
wenn die dritte Dichtfläche eine zur Dichtringmitte konzentrische Ringausnehmung
aufweist. Die konzentrische Ringausnehmung ermöglicht ebenfalls ein nahezu vollständiges
Umgreifen des Dichtrings durch den umgebördelten Endteil des Verbindungsrandabschnitts
des zweiten Gehäuseteils und ergibt einen zusätzlichen inneren Dichtungsringteil.
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Sodann ist es günstig, wenn der radial innere Teil der dritten Dichtfläche
im entspannten Zustand des Dichtrings die vierte Fläche unter spitzem Winkel schneidet.
Auf diese Weise ergibt sich ein dünner innerer Dichtringteil, der sich in den Spalt
zwischen der Kante des umgebördelten Endteils und der Außen seite des ersten Gehäuseteils
schieben kann. Er verhindert so beispielsweise das Eindringen von Spritzwasser und
damit eine möglicherweise auftretende Spannungskorrosion.
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Hierbei kann dafür gesorgt sein, daß der umgebördelte Endteil des
Verbindungsrandabschnitts des zweiten Gehäuseteils einen Abstand von der Außenseite
des ersten Gehäuseteils aufweist.
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Bei dieser Ausbildung kann sich der innere Dichtungsringteil in dem
Spalt zwischen der Außenseite des elften Gehäuseteils und der Kante des umgebördelten
Endteils umlegen, sobald der
innere Dichtungsringteil aufgrund der
zum Teil radial nach innen wirkenden Materialverformung des Dichtungsrings beim
Umbördeln des Endteils gegen die Außenseite des ersten Gehäuseteils drückt. Der
radial innere Dichtungsringteil liegt dann schließlich nur noch mit der durch die
erste und vierte Fläche des Dichtrings gebildeten Schnittkante an der Außenseite
des ersten Gehäuseteils an, jedoch mit verhältnismäßig hohem Druck, der eine zusätzliche
Abdichtung bewirkt.
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lfenn zwischen dem Flansch des ersten Gehäuseteils und dem nicht umgebördelten
Teil des Verbindungsrandabschnitts des zweiten Gehäuseteils in bekannter Weise eine
gummielastische Membran eingespannt ist, sollte die Elastizität und Dicke des Dichtrings
mit Bezug auf die Membran so gewählt sein, daß der Dichtring nach Entfernung der
Membran eine zur Abdichtung der Verbindung ausreichende Vorspannung beibehält Auf
diese Weise ist sichergestellt, daß die Dichtwirkung der Verbindungsdichtung selbst
dann durch den Dichtring gewährleistet ist, wenn die Membran beim Auftreten eines
svhr hohen Überdrucks ausreißen sollte.
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Günstig ist es sodann, wenn der Innendurchmesser des Dichtrings im
entspannten Zustand etwa gleich dem Außendurchmesser des ersten Gehäuseteils ist.
Bei dieser Ausbildung wirkt die vierte Fläche des Dichtrings als Zentrierfläche
bei der Montage des Dichtrings.
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Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden im folgenden anhand
von Zeichnungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines Kraftstoffdruckspeichers, bei dem die
Verbindungsdichtung angewandt wird, Fig. 2 einen Querschnitt eines für die Verbindungsdichtung
verwendeten Dichtrings, etwa in natürlicher GröBe,
Fig. 3 den Kreisausschnitt
des Querschnitts nach Fig. 2 in vergrößertem Maßstab und die Fig. 4 bis 7 den vergrößerten
Kreisausschnitt nach Fig 1 in vier verschiedenen Stufen der Herstellung der Verbindungsdichtung,
wobei die Feder und der Kolben des Kraftstoffdruckspeichers zur Vereinfachung der
Darstellung weggelassen sind.
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Der etwa zylindrische Kraftstoffdruckspeicher nach Fig. 1 hat einen
ersten Gehäuseteil 1 und einen zweiten Gehäuseteil 2, deren Innenräume durch eine
am Rand zwischen den Gehäuseteilen eingespannte Membran 3 getrennt sind. Eine Feder
4 ist bestrebt, die gummielastische Membran 3 über einen napfartigen Kolben 5- gegen
ein napfartiges Widerlager 6 zu drücken, das ebenfalls am Rand zwischen den Gehäuseteilen
1 und 2 eingespannt ist. Ein Dichtring 7 dient der zusätzlichen Abdichtung des Einspannrandes.
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Über Anschlußstutzen des Gehäuseteils 2 und dessen Innenraum wird
einem Otto-Motor flüssiger Kraftstoff aus einer Kraftstoffpumpe zugeführt. Die Membran
3 ist daher über ein Loch 8 im Widerlager 6 einem hohen Druck ausgesetzt, der unter
Umständen zu einem Herausreißen der Membran aus dem Einspannrand führen kann. Gegebenenfalls
würde zwar ein Großteil des Kraftstoffs über eine mit dem Kraftstofftank in Verbindung
stehende Anschlußöffnung 9 in diesen zurückströmen, dennoch muß der Dichtring 7
dann allein dafür sorgen, daß die Randverbindung
der Gehäuseteile
dicht bleibt. In jedem Falle muß der Dichtring 7 sicherstellen, daß kein Kraftstoff
zwischen dem Widerlager 6 und dem Gehäuseteil 2 austritt. Der Dichtring 7 und die
Bördelverbindung der Gehäuseteile 1 und 2 sind daher in besonderer Weise ausgestaltet.
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Wie die den Dichtring 7 im entspannten Zustand darstellende Fig. 3
am deutlichsten zeigt, weist der Dichtring 7 drei Dichtflächen 11, 12, 13 und eine
Zentrierfläche 14 auf. Die Dichtflächen 11 und 12 schließen einen spitzen Winkels
von etwa 510 ein. Die Dichtfläche 13 weist eine zur Dichtringmitte konzentrische
Ringausnehmung auf, deren radial innerer Teil 1 3a die Zentrierfläche 14 unter spitzem
Winkel schneidet und deren radial äußerer Teil 13b unter einem spitzen Winkel ß
von etwa 390 zur Dichtfläche 11 verläuft, so daß sich die Dichtflächen 12 und 13b
etwa unter einem rechten Winkel schneiden. Die Flächen 11 und 14 stehen ebenfalls
etwa im rechten Winkel zueinander. Die Schnittkanten der dargestellten Querschnitte
aller Dichtflächen 11 bis 13 bzw. Dichtflächenteile 13a, 13b sowie die Zentrierfläche
14 sind im entspannten Zustand geradlinig, wobei die Höhe der Zentrierfläche 14
etwas größer als die halbe-maximale Dicke des Dichtrings 7 ist. Die Schnittlinie
der Dichtflächenteile 13a und 13b hat von der radial inneren Zentrierfläche 14 einen
Abstand von etwa 1/3 der Dichtringbreite. Der Innendurchmesser des Dichtrings 7
ist etwa gleich dem Außendurchmesser des ersten Gehäuseteils 1, so daß der Dichtring
7 beim Aufsetzen auf den Gehäuseteil 1 zentriert wird. Das Material des Dichtrings
7 ist gummielastisch und hat eine Härte von etwa 70 bis 80 Shore-Härteeinheiten.
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Die Fig. 4 bis 7 stellen verschiedene Stufen bei der Ausbildung der
Verbindungsdichtung dar, wobei die Feder 4 und der Kolben 5 zur Vereinfachung der
Darstellung weggelassen sind. Zunächst werden die Teile in die in Fig. 4 dargestellte
Lage gebracht, in der der Verbindungsrandabschnitt 15 des Gehäuseteils 2 die dargestellte
Lage aufweist. Der radial innere Teil 15a des Verbindungsrandabschnitts 15 verläuft
radial in
bezug auf den Gehäuseteil 2 nach außen und der Endteil
15b hierzu etwa im rechten Winkel in Längsrichtung der Gehäuseteile über die Verbindungsstelle
hinweg.
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Zwischen einem radial nach außen verlaufenden Flansch 16 des Gehäuseteils
1 und einem innen am Teil 15a anliegenden Flansch 17 des Widerlagers 6 ist der Rand
der Membran 3 angeordnet.
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Der Dichtring 7 liegt mit seiner ersten Dichtfläche 11 an der äußeren
Widerlagerfläche 18 des Flansches 16 und mit seiner Zentrierfläche 14 an der Außenseite
des Gehäuseteils -1 an.
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Fig. 5 zeigt eine erste Stufe der Umbördelung des Endteils 15b kurz
bevor der Endteil 15b den Dichtring 7 berührt. Die Neigung der Dichtfläche 12 stellt
sicher, daß der Dichtring 7 beim Umbördeln nicht radial nach innen verschoben wird.
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Auch die Zentrierfläche 14 verhindert diese Verschiebung.
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Während der weiteren Umbördelung des Endteils 15b bis zu der in Fig.
6 dargestellten zweiten Stufe übt der Endteil 15b etwa senkrecht zur ersten Dichtfläche
11 einen Druck auf die Spitze des durch die Dichtflächen 11 und 12 und den Dichtflächenteil
13b gebildeten Dreiecks aus. Der Druck verteilt sich dabei großflächig, so daß zwar
das Dichtringmaterial verformt, aber nicht nur nach innen, sondern auch nach außen,
jedoch unter gleichzeitiger Ausbildung einer inneren Vorspannung, weggedrückt wird,
bis es schließlich die in Fig. 7 dargestellte Lage einnimmt, in der die Bördelung
abgeschlossen ist. Auf die Flansche 16 und 17 wird hierbei ein in radialer Richtung
nahezu gleichförmig verteilter Flächendruck ausgeübt, so daß sie sich nicht verbiegen.
Das seitliche Wegdrücken des DichtringmateHals hat zur Folge, daß sich der Dichtring
an seiner schwächsten Stelle umbiegt, bis nur noch die gemeinsame Randkante der
Flächen 11 und 14 unter Druck an der Außenseite des Gehäuseteils 1 anliegt, wie
es in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist. Diese Kante trägt dann zusätzlich zur Abdichtung
bei. Das Ausweichen des Dichtrings
7 längs der Außenseite des Gehäuseteis
1 wird noch dadurch erleichtert, daß der Endteil 1 5b im fertig gebördelten Zustand
nicht bis zur Außenseite des Gehäuseteils 1 heranreicht.
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Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, beträgt die Maximaldicke des Dichtrings
7 im entspannten Zustand ein Vielfaches der Dicke der Membran 3. Da ferner das Material
des Dichtrings 7 härter als das der Membran 3 ist, kann sich der Dichtring 7 für
den Fall, daß die Membran 3 aufgrund eines sehr hohen Überdrucks aus der Einspannung
zwischen den Flanschen 16 und 17 herausgezogen werden sollte, einerseits soweit
entspannen, daß die Teile 15a, 16 und 17 aneinanderliegen und andererseits dennoch
eine Vorspannung im Dichtring 7 verbleibt, die einen ausreichenden Dichtdruck sicherstellt,
so daß kein Kraftstoff am Dichtring vorbei austritt.
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Im Rahmen der Erfindung sind Abweichungen vom dargestellten Ausführungsbeispiel
möglich. So können die Dichtflächen 12 und 13 auch gewölbt sein, obwoi7mh eim dargestellten
Querschnitt geradlinigen Schnittkanten leichter herstellbar sind.
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Die Anwendung des Dichtrings und der Verbindungsdichtung ist nicht
auf Kraftstoffdruckspeicher beschränkt. Die Anwendung ist auch bei anderen Druckbehältern
möglich, bei denen Gehäuseteile dicht verbunden werden sollen.