DE6610293U

DE6610293U - Dichtungsanordnung zwischen zwei koaxialen gegeneinander in axialrichtung verschiebbaren oberflaechen.

Info

Publication number: DE6610293U
Application number: DE19686610293
Authority: DE
Original assignee: Greene Tweed and Co
Current assignee: Greene Tweed and Co
Priority date: 1967-08-21
Filing date: 1968-01-29
Publication date: 1973-09-06
Also published as: FR1583691A; GB1199661A

Description

PATENTANWÄLTE/

DIPL-ΙΝΘ. CURT WALLACH "'" ' β München 2, 21. Mai 1973

DIPL-ΙΝβ. GÜNTHER KOCH SSTST"

DR. TINO HAIBACH

UNSER ZEICHEN: H I96 -

G 38 853/47 f

Greene, Tweed & Co.,Inc., North Wales,Pennsylvania/USA

Dichtungsanordnung

Die Neuerung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung zwischen zwei koaxialen gegeneinander in Axialrichtung verschiebbaren Oberflächen mit einem kreisrunden elastischen Dichtungsring mit einer Querschnittsform, die mindestens einen waagerechten Abschnitt uiüfaßt, der mit mindestens einein senkrechten Abschnitt verbunden ist, und mit mindestens einem Abstützring.

Eine Dichtungsanordnung dieser Art ist beispielsweise aus der U.S.-Patentschrift 2 349 170 bekannt. Bei dieser Dichtungsanordnung wird ein elastischer Dichtungsring mit T-förmigem Querschnitt verwendet, wobei der waagerechte Balken des T an der Bodenfläche der Ausnehmung in einem Kolbenteil anliegt. Die durch die Querschnittsfläche des elastischen Dichtungsringes in der im wesentlichen rechteckförmigen Ausnehmung in dem Kolbenteil nicht eingenommene Fläche ist hierbei auf beiden Seiten des Senkrechten Balkens des T durch Abstützringe ausgefüllt., die bei Auftreten einer Druckbelastung an der Dichtungsanordnung durch eine elastische Verformung des Dichtungsringes an die Zylinderwandung angepreßt werden, Diese

Anpressung wird durch einen MateriaXfluß innerhalb des elastischen Dichtungsringes erreicht, wobei an der auf den Dichtungsring gerichteten Kante der Abstützringe aufgrund des Pließens des Material eine hohe Dehnungsbeanspruehung auftritt, die zu einer Art Auswaschung des Eckenbereiches des T-förmigen Querschnittes des Dichtungsringes führt.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch die übermäßige Materialdehnung des elastischen Dichtungsringes im Eckenbereich hervorgerufenen Auswaschungen weitgehend zu verhindern und somit die Lebensdauer des Dichtungsringes zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Dichtungsanordnung der eingangs "genannten Art neuerungsgenrä-ß dadurch gelöst, daß der zumindest eine Äbstütsring so geformt ist_s daS er von einer Eckenzone aufgenommen werden kann, die durch die Verbindungsstelle zwischen dem waagerechten Abschnitt und dem senkrechten Abschnitt gebildet wird, wobei diese Eckenzone keine rechtwinklige Ecke uiiaet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der ««uerung ist vorgesehen, daß die Eckenzone eine ebene Fläche umfaßt, welche sieb. Jeweils unter einem schiefen Winkel zu einem Lot auf dem senkrechten Abschnitt bzw. dem waagerechten Abschnitt erstreckt und daß der zumindest eine Abstützring zu der Eckenzone komplementär geformt ist.

Weiterhin ist es in vorteilhafter Weise moglieb.., daß die bzw, jede Eckenzone des Dichtungsringes zwischen dem senkrechten Abschnitt und dem sich daran anschließenden waagerechten Abschnitt abgerundet ist, und daß der die Verformung des Dichtungsringes verhindernde Ring auf seiner Außenseite so abgerundet ist, daß er zu der Abrundung der Eckenzone des

Dichtungsringes paßt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Neuerung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die neuerungsgemäße Ausbildung der Dichtungsanordnung ergibt sich ein günstigerer Verlauf des Materialflusses in dem elastischen Dichtungsring, so daß die übermäßigen Dehnungsbeanspruchungen des Materials im Eckenbereich nicht ζ\ mehr auftreten können. Weiterhin wird durch die zur Eckenzone komplementäre Abrundung oder Abschrägung des Abstützringes eine Kerbwirkung auf den elastischen Dichtungsring vermieden.

Die Neuerung wird im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 in einem Teilschnitt eine erfindungsgemäße

Dichtungsanordnung mit einem Dichtungsring von T-förmigem Querschnitt;

Fig. 2 eine perspektivische Teildarstellung der

Dichtungsanordnung nach Fig. 1;

Fig. j5 ein Teilschnitt durch eine abgeänderte Aus

führungsform einer Dichtungsanordnung;

Fig. 4 eine perspektivische Teildarstellung der

Dichtungsanordnung nach Fig. 3·

Fig. 1 zeigt einen elastischen Dichtungsring 10 von T-förmigem Querschnitt, der von zwei nicht verformbaren bzw. nicht

elastischen Abstützringen 12 und l4 flankiert wird. Gemäß Pig» 1 ist die Dichtungsanordnung in einer Nut ΐβ eines Bauteils 15 angeordnet, bei dem es sich um eine Kolbenstange o. dgl. handeln kann. Die Wand l8 kann als Teil einer Zylinderwand o. dgl. betrachtet werden. In Fig. 1 sind die Teile der Dichtungsanordnung für den Fall dargestellt, daß sie keinem oder nur einein geringen Dru^k ausgesetzt sind. Die Ecken bzw. Kanten der Abstützringe 12 und 14, die dem aufrecht stehenden bzw. radial nach außen ragenden Teil des Dichtungsringes 10 von T-förmigem Querschnitt benachbart ι ^ sind, sind zur Form des Dichtungsringes passend abgerundet. Aus Gründen der Deutlichkeit ist in Fig. 1 ein Spielraum zwischen den erwähnten Abrundungen dargestellt.

Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen den Bestandteilen der Dichtungsanordnung nach Fig. 1. Man erkennt die Abstützringe 12 und i4 in ihrer- betriebsmäßigen Anordnung in der Nähe der abgerundeten Teile des kreisrunden elastischen Dichtungsringes mit einem umgekehrt T-förmigen Querschnitt. Die äußeren Umfangsflächen der Abstützringe 12 und 14 sind vorzugsweise glatt, so daß sie mit einer wand oder einem anderen Maschinenelement zusammenarbeiten können, gegenüber dem eine Abdichtung bewirkt werden soll. Wenn auf die Dich-⁴-^ tungsanordnung ein Druck aufgebracht wird, werden die Abstützringe 12 und l4 gegen die Wand l8 gedrückt, so daß sie den Spalt 17 zwischen der Viand l8 und der Ringnut 15 abdichten, in welche die Dichtungsanordnung eingebaut ist; auf diese Weise verhindern die Abstützringe 12 und l4, daß das Material des T-förmigen Dichtungsringes 10 in den Spalt hineingedrückt wird. Bei der Anordnung nach Fig. 1 und 2 wird die Dichtungswirkung nicht beeinträchtigt, wenn ein in der einen oder anderen Richtung wirkender Druck aufgebaut wird, und wenn eine hin- und hergehende Relativbewegung zwischen der Wand l8 .und der die Dichtungsanordnung aufnehmenden Nut auftritt. Die Eckenzonen in der Form von aneinander

angepaßten Abrundungen 19, 21 des elastischen Dichtungsringes 10 und der Abstützringe 12 und l4 bewirken eine Verteilung der Kraft, die durch den Dichtungsring 10 auf die Ringe und 14 aufgebracht wird, wenn der Dichtungsring dadurch verformt wird, daß ein Druck in dem Spalt 17 zur Wirkung kommt. Bei dieser Anordnung besteht keine Gefahr, daß der eisbische Dichtungsring 10 beschädigt oder zerrissen wird, wie es dann möglich wäre, wenn die Ringe 12 und 14 und der elastische Dichtungsring 10 mit zueinander passenden rechtwinkligen bzw. scharfen Kanten versehen wären, wie es bisher üblich war.

In den Pig. 3 und 4 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Dichtungsanordnung dargestellt, bei der der elastische Dichtungsring 20 und die damit zusammenarbeitenden Abstützringe 22 und 24 mit zueinander passenden geneigten Eckenzonen 23, 31 oder Abschrägungen versehen sind. Fig. 3 läßt deutlich erkennen, auf welche Weise die Teile der Dichtungsanordnung einander angepaßt sind. Die geneigten oder abgeschrägten Flachen 23, 31 auf jeder Seite des elastischen Dichtungsringes 20 können so ausgebildet werden, daß die geneigten Flächen unter gleich großen Winkeln gegenüber einem Lot zum senkrechten Teil des Dichtungsringes und zu einem Lot zu dem benachbarten waagerechten Teil verlaufen. Auch bei der in Fig· 3 gezeigten Anordnung weisen die Ringe 22 und 24 glatte Umfangsflächen auf, die als Dichtungsflächen wirken, wobei die Ringe 22 und 24 mit der Wand 28 so zusammenarbeiten, daß der Spalt 2? verschlossen wird, um ein Hineindrücken des Materials des elastischen Dichtungsringes in diesen Spalt zu verhindern. Das Bauteil 25 mit der Nut 26 zum Aufnehmen der Dichtungsanordnung braucht im Vergleich zu der Anordnung nach Fig. 1 nicht abgeändert zu werden. Wenn ein Druck in dem Spalt 27 zur Wirkung kommt, wird der elastische Dichtungsring 20 wiederum so verförmt, daß die Ringe 22 und 24 derart gegen die Wand 28 gedrückt werden, daß ein

Hineindrücken von Material des elastischen Ringes ir den Spalt verhindert wird. Wenn man den elastischen Dichtungsring 20 und die Ringe 22 und 24 mit zueinander passenden geneigten Flächen oder Abschräguiigen versieht, wird an Anpressen oder Zerreißen des elastischen Dichtungsringes, das bei der Verwendung zueinander passender rechtwinkliger oder scharfer Kanten eintreten kann, ebenso verhindert, wie es weiter oben beschrieben wurde.

Das Auftreten eines Flüssigkeitsdruckes durch den Spalt an der linken Seite jeder Figur um die Dichtungsanordnung bewirkt, daß das Material an den Schenkeln 29, 30 zu den sich radial erstreckenden Schenkeln 32, 3²^ und von den sich radial erstreckenden Schenkeln 32, 3^ zu den Schenkeln 36* fließt, Dieser Materialfluß bewirkt, daß die Schenkel 32, und 36, 38 in radialer Richtung dicker werden. Die Verdickung der Schenkel 32, 3¹I- vergrößert den Berührungsbereich zwischen den Enden der Schenkel 32, 3^ und den Wänden l8, 28. Die Verdickung der Schenkel 36, 38 preßt den Ring l4 in Kontakt mit den Wänden l8, 28 und verhindert die Ausquetschung von Material von den Schenkeln 32., 34 in die Spalte 17, 27. Die Zuführung eines Druckes durch die Spalten 17, 27 bewirkt eine ähnliche Verformung der Dichtungsringe 10, 20, jedoch in einer entgegengesetzten Richtung.

Daher bewirkt die Zuführung eines hydraulischen Druckes an die Dichtungsanordnung einen Selbstabgleich der Bauteile der Anordnung, wie z.B. der Abstützringe l4, 24, um eine Ausquetschung der elastischen Dichtungsringe 10, 20 zu verhindern. Bei üblichen Anordnungen ist die Dichtungsanordnung einer wechselnden Kraftbeanspruchung unterworfen und unterliegt einer mehr oder weniger kontinuierlichen Änderung ihrer Form während des Betriebes.

Aus Gründen der Einfachheit wurden vorstehend Dichtungsanordnungen beschrieben, bei denen der senkrechte Teil des T-förmigen Querschnitts des elastischen Dichtungsringes radial nach außen ragt, doch sei bemerkt, daß es ebenso möglich ist, den senkrechten Teil des T-förmigen Querschnitts radial nach innen ragen zu lassen, wobei ebenfalls die vorstehend beschriebene Wirkung erzielt wird. Pur eine solche Anordnung, bei der elastische Dichtungsringe von T-förmigem Querschnitt mit rechtwinkligen Kanten verwendet werden, ergeben sich zahlreiche bekannte Anwendungsmöglichkeiten.

Elastische Ringe von L-förmigem Querschnitt und Dichtungsanordnungen mit solchen Ringen, bei denen der senkrechte Teil oder Abschnitt des L-Querschnitte radial nach außen oder radial nach innen ragt, können bei abgeänderten Ausführungsformen ebenfalls vorteilhaft verwendet werden. Auch bei diesen abgeänderten Dichtungsanordnungen ergibt sich neuerungsgemäß eine Verlängerung der Lebensdauer. Ferner kann auch ein beliebiger anderer elastischer Dichtungsring verwendet v/erden, der eine Querschnitts form besitzt, die mindestens einen waagerechten Abschnitt umfaßt, welcher mit mindestens einem senkrechten Abschnitt verbunden ist, so daß sich eine Eckenzone ergibt, die einen nicht elastischen Ring aufnehmen kann, durch den eine unerwünschte Verformung des elastischen Dichtungsringes verhindert wird.

Die elastischen Dichtungsringe können aus einem beliebigen geeigneten elastischen Dichtungsmaterial hergestellt werden, z.B. aus Neopren, Buna»S-Gummi, natürlichem Gummi und synthetischen Elastomermaterialien beliebiger Art, die zur Verwendung bei der jeweils herzustellenden Dichtungsanordnung geeignet sind. Es ist jedem Fachmann ohne weiteres möglich, geeignete Materialien für den genannten Zweck auszuwählen» Vorzugsweise werden solche Materialien verwendet, aus denen

die bekannten Dichtungsringe von kreisrundem Querschnitt hergestellt werden.

Die nicht elastischen bzw. nicht verformbaren Abstützringe können wahlweise aus den normalen unelastischen bzw. nicht verformbaren Materialien hergestellt werden, deren Verwendung bei Dichtungsanordnungen mit einem Dichtungs^ ring von T- oder L-förmigem Querschnitt ütflich ist. Zu diesen Materialien gehören ämmemämtmämm^mmämiämkmgair Polytetrafluor υ UhM¹U Mk im üvmmmiimmmml·***^^—****»********^**, Phenolkunstharze und Bronze. Die Wahl eines geeigneten nicht verformbaren Materials richtet sich natürlich nach dem Ver- _β wendungszweck der Dichtungsanordnung. Ferner wird die Wahl der bei der Dichtungsanordnung zu verwendenden Materialien durch die Abmessungen und Eigenschaften der abzudichtenden Maschinenelemente sowie durch das Strömungsmittel, gegen das eine Abdichtung bewirkt werden soll, die Temperatur, den Druck, die Oberflächengüte, die Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung und andere einschlägige Faktoren bestimmt. Ferner können bei den Dichtungsanordnungen geschlitzte Ringe aus nicht kompressiblem Material verwendet werden. Hierbei ist es möglich, anstelle eines einzigen Abstützringes mehrere Ringe vorzusehen. Gegebenenfalls können diese Abstützringe aus verschiedenen Materialien bestehen. Beispielsweise kann der weiter außen liegende Ring aus einem harten Materiax, z.B. aus Bronze, hergestellt sein, während der weiter innen angeordnete Ring aus einem weicheren Material geformt sein kann. Vorzugsweise sollen die Abstützringe so geformt sein, daß sie längs einer breiten Abschrägung zusammenarbeiten, damit kein Spalt vorhanden ist, in den das elastische Material des Dichtungsringes hineingedrückt werden kann.

S c£u t ζ an s prü ehe:

661Q293-6.9.73

Claims

Schutzansprüohe

1. Dichtungsanordnung zwischen zwei koaxialen gegeneinander in Axialrichtung verschiebbaren Oberflächen mit einem kreisrunden elastischen Dichtungsring mit einer Querschnittsform, die mindestens einen waagerechten Abschnitt umfaßt, der mit mindestens einem senkrechten Abschnitt verbunden ist, und mit mindestens einem Abstützring, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Abstützring (12, 14; 22, 24) so geformt ist, daß er von einer Eckenzone (19, 2J) aufgenommen werden kann, die durch die Verbindungsstelle zwischen dem waagerechten Abschnitt (29, 36j 30, 38) und dem senkrechten Abschnitt (32; 34) gebildet "Ist, wobei diese Eckenzone keine rechtwinklige Ecke bildet.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckenzone (19) des Dichtungsringes (10) kontinuierlich gekrümmt ist, wobei die dieser Eckenzone (19) zugewandte Ecke des Abstützringes (12) eine zur Eckenzone (19) komplementäre Abrundung (21) aufweist.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckenzone (23) des Dichtungsringes (20) eine ebene, zur Achse der abzudichtenden Oberflächen schräg verlaufende Oberfläche (23) ist, die die sich schneidenden Oberflächen der waagerechten und senkrechten Abschnitte (30, J>k) des Dichtungsringes (20)

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unter stumpfen Winkeln sehneidet, wobei der die Ausquetschung verhindernde Abstützring an der dieser Eckenaone (23) zugeordneten Seite eine zur Eckenzone (23) komplementäre fläche (31) aufweist.

4. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrechte Abschnitt (3², 3*0 des Dichtungsringes (10, 20) an seinem im waagerecht verlaufenden Abschnitt (29, 30) ent- r% gegengesetzten. Ende derart abgerundet oder abgeschrägt ist, daß sich bei statischer Belastung ein freier Raum zwischen dem Abstützring (12, 22) und diesem Ende ergibt.

5. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (10, 20) eine L-förmige Form aufweist.

6. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (10, 20) eine T-förmige Querschnittsform aufweist.