DE29500577U1

DE29500577U1 - Dichtung

Info

Publication number: DE29500577U1
Application number: DE29500577U
Authority: DE
Original assignee: Carl Kurt Walther GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Kurt Walther GmbH and Co KG
Priority date: 1995-01-16
Filing date: 1995-01-16
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2005-01-17

Description

Dichtung

Die Erfindung bezieht sieh auf eine Dichtung, insbesondere einen Dichtungsring aus einem PTFE-Kunststoff.

Bei hoher Druckdifferenz unterliegt nicht nur der Dichtungskontaktbereich , sondern mehr noch der Befestigungsbereich der Dichtung erhöhter mechanischer Beanspruchung. So werden die üblichen O-Ringe schon im unteren Druckbereich, d.h. ab ca. 100 bar Druckdifferenz, aus ihrer Aufnahme herausgerissen bzw. herausgespült. Selbst größere Vorspannungen der Dichtung in ihrer Aufnahme brachte, wie gefunden wurde, keine wirksame Abhilfe. Rein metallische Dichtungen erfordern hohe Paßgenauigkeit und neigen im Niederdruckbereich zu Leckagen.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine gattungsgemäße Dichtung funktionssicherer, d.h., insbesondere gebrauchsstabiler auszubilden, ohne dazu auf härtere Materialien zurückgreifen zu müssen.

Gelöst ist diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung.

Die daran anschließenden Ansprüche stellen weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung auch im Zusammenhang mit einer Kupplung heraus.

Zufolge solcher Ausgestaltung ist ein erheblich verbesserter Dichtungswerkstoff respekt- eine gattungsgemäße Dichtung erhöhten Gebrauchswerts erzielt: Der liegt wesentlich in der erhöhten Gebrauchsstabilität bzw. -beständigkeit begründet. Hierzu wird so vorgegangenen, daß das Kunststoffmaterial in im wesentlichen homogener Verteilung mit Körpern aus einem harten, glasartigen

VGN: 247 243 21 586 Mü/P/Rz. 13.01.1995

Material gefüllt ist, insbesondere Faserkörpern oder Kugelkörpern, wobei die Körper einen Durchmesser aufweisen, der mindestens eine Größenordnung kleiner ist als eine Querschnittsabmessung der Dichtung. Eine solche Materialmischung ist äußerst formstabil. Die Körper bilden ein die Elastizität des Kunststoffmateriales beschränkendes bzw. letztlich bremsendes Abblocksystem. Bei Kugelkörpern ist die Gasdichtigkeit sehr gut. Weiter ergibt sich eine materialverträgliche Spannungsverteilung. Spitzenbelastungen werden deutlich abgebaut, insbesondere Risse vermieden. Die Dichtwirkung der Dichtung bleibt daher auch bei außergewöhnlichen betrieblichen Belastungen, - d.h. Kuppeln bei hohen Druckdifferenzen (Kuppeln unter Druckbelastung bis 430 bar wurde getestet) -, ohne ein Fließverhalten zu zeigen, erhalten. Eine vorteilhafte Ausgestaltung, die ein sogar weites Einsatzfeld der Dichtungen abgedeckt, ergibt sich dadurch, daß die Körper einen Durchmesser oder eine Länge von ca. 0,02 mm bis ca. 1,00 mm haben bei Kugelkörpern insbesondere einen Durchmesser von ca. 0,02 mm bis 0,07 mm. Weiter kann es für bestimmte Anwendungsfälle günstig sein, wenn das Kunststoffmaterial in im wesentlichen homogener Verteilung mit Graphitmaterial gefüllt ist, insbesondere Splitterkörpern, die mindestens eine Größenordnung kleiner sind als eine Querschnittsabmessung der Dichtung. Überdies wird vorgeschlagen, daß die Körper einen Gewichtsanteil von 10 bis 30%, vorzugsweise 20% bis 25% bilden. Die herausgestellten Eigenschaften lassen sich besonders vorteilhaft an Ventilen bspw. von Kupplungen, vor allem Verschlußkupplungen mit einer Ringdichtung nutzen, wenn diese Ringdichtung die Gestaltungsmerkmale zumindest des Anspruchs 1 aufweist. Weiter wird im Rahmen solcher Ventilausbildungen eine zuordnungsgünstige Bauform erreicht, wenn die Ringdichtung eine vorzugsweise radial innere Abstufung aufweist und

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daß im Einbauzustand die Komprimierung sprich Vorspannung im Bereich der Abstufung der Dichtung größer ist. So ergibt sich eine hochgradig wirksame Festlegung, zusätzlich begünstigt durch die Geometrie der Aufnahme. Dabei wird die Grundelastizität im Dichtungskontaktbereich beibehalten, die Fesselung der entsprechenden Ringdichtung jedoch verbessert. Die Ringdichtung ist wie zwischen rotationssymmetrischen Klemmbacken hinterschnittartig im Ventil gefaßt. Entsprechend tritt nicht mehr der oben erwähnte Nachteil auf _r daß die Ringdichtung bei höherer Strömungsgeschwindigkeit und daraus resultierender Druckdifferenz des zu führenden Mediums aus der Aufnahme herausgespült wird. Eine funktionsgünstige Verteilung von Kontaktdichtungs-und Fesselungsbereich ergibt sich sodann in zuordnungsvorteilhafter Weise dadurch, daß die Dichtungskontaktfläche etwa diametral gegenüberliegend zu der Abstufung ausgebildet ist. Endlich bringt die Erfindung noch in Vorschlag, daß die Dichtung außerhalb des Dichtungskontaktbereichs zur jeweiligen Ventilsitzfläche des Gehäuses einer Kupplung hin formschlüssig umfaßt ist. Eine solche Umfassung kann, je nach Art der Dichtung, einen wesentlich größeren Teil der Mantelfläche der Dichtung als die Restfläche des Dichtungskontaktbereiches beträgt, erfassen. Außerdem bringt die Erfindung noch in Vorschlag, daß der Dichtungskontaktbereich konvex quergerundet ist.

Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand eines zeichnerisch veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig, 1 die erfindungsgemäße Ringdichtung im Diametralschnitt,

Fig. 2 ein mit dieser Ringdichtung ausgerüstetes VGN: 247 243 21 586 Mü/P/Rz. 13.01.1995

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Ventil eines Kupplungsteils mit entsprechendem Ventilverschlußkörper, und zwar in Sehließstellung im Halbschnitt,

Fig. 3 dasselbe in Öffnungsstellung, wiederum im Halbschnitt,

Fig. 4 eine Herausvergrößerung der verschlußventilseitigen Aufnahme der Ringdichtung,

Fig. 5 einen weiter vergrößerten Querschnitt der Ringdichtung und

Fig. 6 in gleicher Darstellung eine Variante derselben.

Die dargestellte Dichtung verkörpert sich durch einen Dichtungsring R. Letzerer besteht aus Kunststoffmaterial 1, und zwar PTFE, bekannt unter dem Handelsnamen Teflon. Dieses Material ist sowohl gegenüber Verschleißbeanspruchungen sehr widerstandsfähig als auch hinsichtlich der erstrebten Elastizitätswerte ausreichend.

Der Dichtungsring R weist einen im Grunde rechteckigen Querschnitt auf, wobei die längere Seite des Rechtecks in einer Radialen liegt.

Das relativ elastische Kunststoffitiaterial 1 enthält einen demgegenüber deutlich härteren Füllstoff. Der Füllstoff ist in einem Gewichtsanteil von 10-30%, vorzugsweise jedoch von 20-25% dem Kunststoffmaterial 1 beigegegeben, durchweg bezeichnet als Körper 2. Es handelt sich gemäß Figur 1 bis 5 um Kugelkörper oder gemäß Figur 6 um Faserkörper in Form kurzer Stäbchen.

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Auch eine Kombination solcher Körper 2 ist denkbar, ebenso Splitterkörper.

Die Einbettung der Körper 2 ist im wesentlichen in homogener Verteilung vorgenommen.

Sowohl die Kugelkörper als auch die Faserkörper bestehen aus hartem, glasartigem Material; die Splitterkörper gegebenenfalls auch daraus, bevorzugt jedoch aus Graphitmaterial.

Im vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist auf Glas zurückgegriffen.

Der einzelne Körper 2 ist größenmäßig so bemessen, daß er mindestens eine Größenordnung kleiner ist als eine Querschnittsabmessung der Dichtung, d.h., des Ringdichtungsringes R.

Die Kugelkörper haben einen Durchmesser von ca. 0,02 mm bis ca. 0,07 mm. Die Faserkörper sind volumenmäßig im wesentlichen darauf abgestimmt und weisen eine Länge von ca. 0,02 mm bis 1,00 mm auf. Der Mindestwert bringt praktisch eine Scheibchenform auf.

Die Körper 2 fungieren als die Elastizitätsgrenze vorrükkender Blocker. Hierdurch wird verhindert, daß größere, über die betriebsgemäße Belastung hinausgehenden Kräfte zu einer schädigenden Belastung bzw. einem Ausspülen führen. Selbst die sonst bei Spitzenbelastungen auftretenden Risse werden vermieden- Hinzu kommt, daß die über den Dichtungskontaktbereich 3 der Dichtung einfließende Belastung vom rückwärtigen Feld, praktisch vom ganzen Querschnitt aufgenommen wird. Es liegt eine gute Span-

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nungsverteilung vor. Die Materialmischung ist sehr formstabil.

Zur Erzielung einer sichereren Verankerung in einer Aufnahme 4 eines Ventilverschlußkörpers 5 eines Ventils bspw. eines Kupplungsteiles K weist der Dichtungsring R eine Abstufung 6 auf. Letztere ist dem Ringinneren zugewandt. Sie verläuft radial gerichtet. Die Aufnahme 4 ist im Prinzip auf die so eine Art Eckausklinkung 7 bildende Querschnittsform des Dichtungsringes R abgestimmt. Besagte Eckausklinkung 7 nimmt einen rotationssymmetrischen Verlauf entsprechend dem kreisrunden Verlauf des Dichtungsringes R. Unter der Abstufung 6 entsteht so ein Ringfuß 8, der entsprechend gestuft in der Aufnahme 4 gefesselt ist.

Die Aufnahme 4 des Ventilverschlußkörpers 5 ist in ihrem lichten Querschnitt etwas kleiner ausgeführt als der im wesentlichen formähnliche Querschnitt des Dichtungsringes R in völlig entspanntem Zustand beträgt (Fig. 1, 5 und 6). Das führt im Einbauzustand des Dichtungsringes R zu einer leichten Komprimierung des gefaßten Ringquerschnitts und demgemäß zu einer vorgespannten Einlagerung der Dichtung in der sogenannten Dichtungsnut sprich Aufnahme 4.

Zum besseren Verständnis ist in den Figuren 2, 3 die Ursprungsform des Dichtungsring-Querschnitts in einer Dünnlinie wiedergegeben und in den Figuren 5 und 6 die entsprechende Kontur der Aufnahme 4 ebenfalls in Dünnlinie eingetragen. Erkennbar wird dort _r daß der Ringfuß 8 hauptsächlich in axialer Richtung leicht zusammengedrückt wird, während der hinter einem Stufenstoß 9 der Eckausklinkung 7 anschließende Brustbereich 10 der Dichtung weniger komprimiert wird. Der Stufenstoß 9 verläuft

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leicht spitzwinklig zur Längsmittelachse x-x des Kupplungsteils K, und zwar nach rechts konvergierend.Hierdurch erhält der Dichtungsring R von innen her eine radial auswärts gerichtete Spannungskomponente, im wesentlichen in Richtung der Dichtungskontaktfläche 3 der Ringdichtung R gehend. Besagte Dichtungskontaktfläche ist konvex quergerundet. Die Querrundung ist mit 11 bezeichnet. Sie geht, unter Berücksichtigung der erwähnten rechteckigen Querschnittsgestalt,, von der zylindrischen Peripherie aus und läuft über einen Viertelkreis anschließend in den erwähnten, senkrecht zur Längsmittelachse x-x verlaufenden Brustbereich 10 ein.

Wie der Zeichnung entnehmbar, erstreckt sich der Dichtungskontaktbereich 3 etwa diametral gegenüberliegend zur Abstufung 6.

Außerhalb des Dichtungskontaktbereichs 3 zu einer Ventilsitzfläche 12 des Kupplungsteiles K bzw. eines Gehäuses 13 desselben ist der Dichtungsring R formschlüssig umfaßt. Die hinterschnittartige Umfassung des überwiegenden Teils seiner Mantelfläche durch die Aufnahme 4 kann bis zu 90% gehen.

Die Ventilsitzfläche 12 verläuft schrägstehend zur Längsmittelachse x-x. Der Schrägungswinkel beträgt ca, 45 Grad. Einen entsprechenden Verlauf nimmt die korrespondierende Gegenfläche des Ventilverschlußkörpers 5. Die Gegenfläche 14 erstreckt sich in Spaltabstand vor der Ventilsitzfläche 12, welcher Spaltabstand durch den exponierten Dichtungskontaktbereich 3, praktisch einer "Ecke" des Querschnitts, elastisch abdichtend überbrückt ist. Die entsprechende Schließstellung des Ventils resp. Kupplungsteiles K ergibt sich aus Figur 2.

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In dieser Stellung tritt die erstrebte hochgradige Abdichtung auf, in der die Körper 2, also Kugelkörper 2 respektive Faserkörper 2 bzw. Splitterkörper das erstrebte endliche Hemmen der Elastizität des so fließfrei gestalteten Kunststoffmateriales 1 bewirken.

Der axial anschlagbegrenzt beweglich gelagerte Ventilverschlußkörper 5 steht in Schließrichtung unter Belastung einer Druckfeder 15, welche sich gehäusefest abstützt. Die Abstützung geschieht an einem dem Gehäuse 13 einverleibten Ring 16. In dessen zentraler Bohrung 17 führt sich ein Schaft 18 des Ventilverschlußkörpers 5. Besagte, als Schraubengangfeder realisierte Druckfeder 15 ist auf den Schaft 18, durch diesen geführt, aufgesteckt. Der Ring 16 weist ein Umströmen des Ventilverschlußkörpers 5 erlaubende Durchbrechungen 16' auf.

Der Ventilverschlußkörper 5 ist zweiteilig ausgebildet. Seine Teile sind entsprechend anteilig zur Schaffung der Aufnahme 4 herangezogen. Sie sind rotationssymmetrisch gestaltet und bestehen aus einem sich ventilsitzseitig an den Schaft 18 anschließenden Kegelkopf 19. Dessen Unterseite ist treppenartig gestuft mit pheripher liegender Weitung. Gegen den entsprechenden Stufenbereich tritt ein eine die Aufnahme 4 anteilig mitbildende Ringnut aufweisender Stirnabschnitt einer kegelförmigen, zum Schaft 18 hin abnehmenden Hülse 20. Letztere besitzt Innengewinde, welches mit einem Außengewinde im Übergangsbereich zwischen Schaft 18 und Kegelkopf 19 zusammenwirkt. Das Gewinde trägt insgesamt das Bezugszeichen 21. Die Hülse 20 weist im Bereich ihrer zu den Durchbrechungen 16' hin abnehmenden Mantelfläche nicht dargestellte Greiffflachen für ein Werkzeug auf.

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Der schaftseitige Ansatz oder Sockel des Gewindes 21 fungiert als Widerlager für die Druckfeder 15. Das andere Widerlager trägt der erwähnte Ring 16 bei.

Der Kegelkopf 19 wird in schaftabgewandter Richtung noch von einem rohrartigen Fortsatz 22 überragt. Letzterer wirkt mit einem aufsteuernden Dorn des zugehörigen anderen Kupplungsteils zusammen (nicht dargestellt). Der Fortsatz 22 ist im kegelkopfseitigen Ansatzbereich mit quergerichteten Durchtrittsbohrungen 23 versehen. Über diese wird das den Ventilverschlußkörper 5 umströmende Medium wieder zentriert.

Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegenden Anmeldung mit aufzunehmen .

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Claims

Ansprüche

1. Dichtung, insbesondere Dichtungsring (R) aus einem PTFE-Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoff material (1) in im wesentlichen homogener Verteilung mit Körpern (2) aus einem harten, glasartigen Material gefüllt ist, insbesondere Faserkörpern oder Kugelkörpern, wobei die Körper (2) eine Länge oder einen Durchmesser aufweisen, der mindestens eine Größenordnung kleiner ist als eine Querschnittsabmessung der Dichtung (R).

2. Dichtung nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (2) einen Durchmesser oder eine Länge von ca. 0,02 mm bis ca. 1,00 mm haben, bei Kugelkörpern insbesondere einen Durchmesser von ca. 0,02 mm bis ca. 0,07 mm.

3. Dichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial in im wesentlichen homogener Verteilung mit Graphitmaterial gefüllt ist, insbesondere Splitterkörpern, die mindestens eine Größenordnung kleiner sind als eine Querschnittsabmessung der Dichtung.

4. Dichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (2) einen Gewichtsanteil von 10 bis 30%, vorzugsweise 20 bis 25% bilden-

5- Ventil mit einer Dichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (R) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

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6. Ventil nach Anspruch 5 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die als Dichtungsring (R) ausgebildete Dichtung eine vorzugsweise radial innere Abstufung (6) aufweist und daß im Einbauzustand die Komprimierung im Bereich der Abstufung (6) der Dichtung größer ist.

7. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskontaktbereich (3) der Dichtung (R) etwa diametral gegenüberliegend zur Abstufung (6) ausgebildet ist.

8. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung außerhalb des Dichtungskontaktbereichs (3) zur jeweiligen Ventilsitzfläche (12) des Gehäuses (13) einer Kupplung hin formschlüssig umfaßt ist.

9. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskontaktbereich (3) konvex quergerundet ist (Querrundung 11).

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