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WO2013045200A1 - Dichtungsanordnung für ein ventil einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Dichtungsanordnung für ein ventil einer verbrennungskraftmaschine Download PDF

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Publication number
WO2013045200A1
WO2013045200A1 PCT/EP2012/066867 EP2012066867W WO2013045200A1 WO 2013045200 A1 WO2013045200 A1 WO 2013045200A1 EP 2012066867 W EP2012066867 W EP 2012066867W WO 2013045200 A1 WO2013045200 A1 WO 2013045200A1
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WO
WIPO (PCT)
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wall surface
radially
valve
leg
internal combustion
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2012/066867
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alvito Fernandes
Janusz Zurke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pierburg GmbH filed Critical Pierburg GmbH
Publication of WO2013045200A1 publication Critical patent/WO2013045200A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
    • F16J15/322Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip supported in a direction perpendicular to the surfaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/16Control of the pumps by bypassing charging air

Definitions

  • the invention relates to a sealing arrangement for a valve of an internal combustion engine with a radially outer fixed hollow cylindrical wall surface, a radially inner translationally movable cylinder wall surface, a lip seal, a support member and extending from the support member radially inner leg, the end of which rests against the cylinder wall surface and a extending from the support member radially outer leg, the end of which rests against the hollow cylindrical wall surface, so that the lip seal separates an inner space of the valve from an outer space and a fixed radially extending wall surface which surrounds the inner cylinder wall surface and against the support member of the lip seal axially abutting.
  • Lip seals between a movable piston and a fixed hollow cylinder are used, for example, in the tumble valves on turbochargers to separate an internal space of the valve, in which, for example, the pressure of the pressure side of the compressor of the turbocharger from an outer space in which the pressure of the suction side of the Compressor is applied.
  • Such a sealing arrangement is known for example from DE 10 2009 011 938 B3, wherein the lip seal disclosed therein has two legs arranged at the same angle to the cylinder axis, from where the radially inner leg is made shorter.
  • EP 1 941 138 Bl discloses such a sealing ring.
  • seals are often made of PTFE, as this material is ; especially suitable for high temperature applications, so it can be used at temperatures of 250 ° C. At the same time, this material offers particularly good sliding properties, so that it is particularly well suited for a seal between two relatively moving parts.
  • a disadvantage of this material is its low spring-back property and low heat resistance at temperatures above 150 ° C. Its rigidity is reduced to about half compared with normal ambient temperatures at service temperatures of about 100 ° C, to about half at about 150 ° C, even to about one-third of the usual value,
  • steel springs are incorporated into the PTFE gaskets which, after deformation, are intended to ensure that the gasket regains its original shape.
  • WO 94/08159 AI proposes a sealing ring with a radially inwardly facing sealing lip for radial sealing of two cylindrical surfaces, in which a retaining ring made of a dimensionally stable material with the actual seal made of PTFE is firmly connected.
  • the retaining ring has a projection which engages in a groove of the sealing ring.
  • a radially inner contact surface is formed on the retaining ring, which extends axially and radially approximately in the direction of the inner sealing lip and against which rests the lip at higher pressures. After radially outward, the sealing ring seals over an axially extending sealing surface.
  • Such a constructed sealing ring is relatively expensive to manufacture and has in a use area in the vehicle due to the large temperature range in the radially outer area the problem of leaks, since expansion or contraction of the sealing body due to changing temperatures can not be compensated.
  • the object is to provide a sealing arrangement that ensures high tightness at widely varying pressures and temperatures over a long lifetime.
  • the gasket should be suitable for use in a diverter valve.
  • a radially inner surface of the projection extends parallel to the cylinder wall surface, whereby a small sealing effect is already achieved at sufficiently small distances.
  • a radially outer surface of the projection extends parallel to the relaxed radially inner leg of the lip sealing ring.
  • a relatively flat contact of the leg arises at elevated internal pressure, so that account for an elevated load of individual sections of the inner leg.
  • the radially outer surface of the projection is spaced from the relaxed leg of the lip seal arranged. This means that at lower temperatures and pressures, despite the support structure, the entire sealing leg length is available for generating the contact pressure.
  • the radially inner leg of the lip seal encloses a greater angle to the cylinder axis than the radially outer leg.
  • the outer leg which is not burdened by movement of the wall contact surface, can accordingly bear against the wall surface if there is an increased pressure.
  • Such a high contact pressure of the leg by spring action as on the inner side is not required.
  • the lip seal is made of PTFE. This material has a high continuous service temperature and very good sliding properties.
  • the radially outer fixed hollow cylindrical wall surface on a shoulder wherein the radially outer leg of the lip seal protrudes into the recess formed in the recess in the hollow cylindrical wall surface.
  • a sealing arrangement is provided with which, at pressures of up to 2 bar and temperatures of -40 ° C to 180 ° C, a reliable seal between two cylindrical or hollow cylindrical wall surfaces is ensured.
  • Such a sealing arrangement ensures this tightness over a long period of time.
  • Figure 1 shows a section of a side view of a Schubumiuftventils with a seal assembly according to the invention in a sectional view in the unloaded state.
  • FIG 2 shows the detail of the side view of the diverter valve with the inventive seal assembly according to Figure 1 in the loaded state with internal pressure.
  • the partial recirculation valve 10 shown in the figures consists of an electromagnetic circuit for actuation of an armature 12, which is connected to a closure body 14, so that the closure body is lifted from the valve seat 5 when the electromagnet is energized.
  • the closure body 14 In the non-energized state, the closure body 14 is pressed by means of a lo spring 15 on the valve seat, so that the suction and pressure sides are separated from each other. In this state, the pressure of the pressure side is passed through holes in the closure body 14 in an inner space 16 of the diverter valve 10, wodu ch a pressure equilibrium is established, which in a known manner enables a faster opening of the valve 15 10.
  • the inner space 16 of the valve 10 is delimited by a housing part 18, which surrounds the closure body 14 radially over an axial section changing with movement of the closure body 14.
  • a housing part 18 which surrounds the closure body 14 radially over an axial section changing with movement of the closure body 14.
  • the inner space 16 is bounded by a radially occidentalde disc 22 through the central opening 24 of the closure body 14 protrudes.
  • an external, the entire thrust reversing valve 10 limiting housing part 26 is additionally visible, via which the valve 10 can be attached to a channel.
  • the disc 22 has an annular projection 28 which is fastened between the outer housing part 26 and a short radially extending portion 29 of the inner space 16 delimiting the housing part 18 by means of clips or welding.
  • annular gap 30 is formed between the disk 22 and the closure body 14.
  • This gap 30 by means of a Lip seal 32 sealed.
  • This lip sealing ring 32 has a carrier part 34, with which the lip sealing ring 32 rests on an inner, radially extending wall surface 35 of the disc 22.
  • two legs 36, 38 extend approximately V-shaped, wherein the radially outer leg 36 is inclined at an angle of about 15 ° to the cylinder axis and the radially inner leg 38 is inclined by about 30 ° to the cylinder axis.
  • the end of the radially outer leg 36 abuts against a radially outer fixed hollow cylindrical wall surface 40 of the housing part 18, at the immediately adjacent to the end of the outer leg 36 of the assembled lip seal a shoulder 42 is formed, which is a displacement of this position during movement of the closure body 14 prevented. Accordingly, the end of the leg 36 is radially against a resulting from the formation of the shoulder 42 annular recess 44, which forms the hollow cylindrical wall surface in the present embodiment.
  • the lip seal 32 is made of a particularly lubricious material such as polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • a projection 48 is formed, which extends in the direction of the inner space 16 over about one third of the height of the lip seal ring 32.
  • a radially inner surface 50 of the projection 48 extends parallel to the closure body 14 in the cylinder axis of the valve 10, so that the gap 30 has a constant width.
  • a radially outer surface 52 of the projection 48 extends as well as the radially inner leg 38 of the lip seal 32 at an angle of about 30 ° to the cylinder axis, wherein between the leg 38 and the surface 52 in not inflated due to a pressure difference state of the lip seal 32 a Gap 54 is present.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)

Abstract

Dichtungsanordnungen für Ventile (10) in Verbrennungskraftmaschinen mit einer radial äußeren feststehenden hohlzylindrischen Wandfläche (40), einer radial inneren translatorisch bewegbaren Zylinderwandfläche (46), einem Lippendichtring (32), der ein Trägerteil (34) sowie einen sich vom Trägerteil (34) erstreckenden radial inneren Schenkel (38), dessen Ende gegen die Zylinderwandfläche (46) anliegt und einen sich vom Trägerteil (34) erstreckenden radial äußeren Schenkel (36) aufweist, dessen Ende gegen die hohlzylindrische Wandfläche (40) anliegt, so dass der Lippendichtring (32) einen inneren Raum (16) des Ventils (10) von einem äußeren Raum (20) trennt und einer feststehenden sich radial erstreckenden Wandfläche (35), die die innere Zylinderwandfläche (46) umgibt und gegen die der Trägerteil (34) des Lippendichtringes (32) axial anliegt, sind bekannt. Bei hohen Drücke und Temperaturen reicht häufig die Formbeständigkeit der Lippendichtringe nicht aus, so dass Undichtigkeiten entstehen. Es wird daher vorgeschlagen, dass an der sich radial erstreckenden Wandfläche (35) ein Vorsprung (48) ausgebildet ist, gegen den der innere Schenkel (38) des Lippendichtringes (32) im verformten Zustand des radial inneren Schenkels (38) anliegt.

Description

B E S C H R E I B U N G Dichtungsanordnung für ein Ventil einer
Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für ein Ventil einer Verbrennungskraftmaschine mit einer radial äußeren feststehenden hohlzylindrischen Wandfläche, einer radial inneren translatorisch bewegbaren Zylinderwandfläche, einem Lippendichtring, der ein Trägerteil sowie einen sich vom Trägerteil erstreckenden radial inneren Schenkel, dessen Ende gegen die Zylinderwandfläche anliegt und einen sich vom Trägerteil erstreckenden radial äußeren Schenkel aufweist, dessen Ende gegen die hohlzylindrische Wandfläche anliegt, so dass der Lippendichtring einen inneren Raum des Ventils von einem äußeren Raum trennt und einer feststehenden sich radial erstreckenden Wandfläche, die die innere Zylinderwandfläche umgibt und gegen die der Trägerteil des Lippendichtringes axial anliegt.
Lippendichtringe zwischen einem beweglichen Kolben und einem feststehenden Hohlzylinder werden beispielsweise bei Schubumluftventilen an Turboladern benutzt, um einen inneren Raum des Ventils, in dem beispielsweise der Druck der Druckseite des Kompressors des Turboladers anliegt von einem äußeren Raum zu trennen, in dem der Druck der Saugseite des Kompressors anliegt.
Eine solche Dichtungsanordnung ist beispielsweise aus der DE 10 2009 011 938 B3 bekannt, wobei der darin offenbarte Lippendichtring zwei im gleichen Winkel zur Zylinderachse angeordnete Schenkel aufweist, von denen der radial innere Schenkel kürzer ausgeführt ist. Auch die EP 1 941 138 Bl offenbart einen derartigen Dichtungsring.
Diese Dichtringe sind häufig aus PTFE hergestellt, da dieses Material sich ; insbesondere für Hochtemperaturanwendungen geeignet ist, also auch bei Temperaturen von 250°C eingesetzt werden kann. Gleichzeitig bietet dieses Material besonders gute Gleiteigenschaften, so dass es sich besonders gut für eine Abdichtung zwischen zwei sich relativ zueinander bewegenden Teilen eignet.
Nachteilig an diesem Material ist jedoch seine geringe Rückfedereigenschaft und geringe Wärmeformbeständigkleit bei Temperaturen über 150°C. Seine Steifigkeit verringert sich im Vergleich zu Normalumgebungstemperaturen bei Einsatztemperaturen von etwa 100°C auf etwa die Hälfte bei etwa 150°C sogar auf etwa ein Drittel des üblichen Wertes,
Daher werden zum Beispiel Stahlfedern in die PTFE-Dichtringe eingebaut, die nach dem Verformen sicherstellen sollen, dass die Dichtung wieder ihre ursprüngliche Form erhält.
So wird in der WO 94/08159 AI ein Dichtring mit einer nach radial innen weisenden Dichtlippe zum radialen Abdichten zweier Zylinderflächen vorgeschlagen, bei dem ein Haltering aus einem formbeständigen Werkstoff mit der eigentlichen Dichtung aus PTFE fest verbunden wird. Der Haltering weist dabei einen Vorsprung auf, der in eine Nut des Dichtringes greift. Des Weiteren ist am Haltering eine radial innen liegende Anlagefläche ausgebildet, die sich axial und radial etwa in Richtung der inneren Dichtlippe erstreckt und gegen die die Lippe bei höheren Drücken anliegt. Nach radial außen dichtet der Dichtring über eine axial sich erstreckende Dichtfläche. Ein derartig aufgebauter Dichtring ist relativ aufwendig herzustellen und weist bei einem Einsatzbereich im Fahrzeug aufgrund der großen Einsatztemperaturspanne im radial äußeren Bereich das Problem von Undichtigkeiten auf, da ein Ausdehnen oder Zusammenziehen des Dichtkörpers aufgrund wechselnder Temperaturen nicht ausgeglichen werden kann.
Daher stellt sich die Aufgabe, eine Dichtungsanordnung zur Verfügung zu stellen, die in eine hohe Dichtigkeit bei in einem breiten Bereich wechselnden Drücken und Temperaturen über eine lange Lebensdauer sicherstellt. Die Dichtung soll sich entsprechend für einen Einsatz in einem Schubumluftventii eignen.
Diese Aufgabe wird durch eine Dichtungsanordnung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Dadurch, dass an der sich radial erstreckenden Wandfläche ein Vorsprung ausgebildet ist, gegen den der innere Schenkel des Lippendichtringes im verformten Zustand des radial inneren Schenkels anliegt, wird das Aufblähen bei hohen Temperaturen und hohen Innendrücken durch ein Reduzieren der wirksamen Schenkellänge reduziert, wodurch eine andauernde plastische Verformung des Dichtringes verhindert wird. Entsprechend federt der Lippendichtring bei Normaldruck wieder in seine Ausgangsstellung zurück. Entsprechend bleibt eine gute Dichtwirkung bei wechselnden Drücken und Temperaturen zwischen -40°C und 180°C über einen langen Zeitraum erhalten. Trotz der guten Dichtwirkung wird eine Leichtgängigkeit des Kolbens erhalten, da das Aufblähen nicht zu einer erhöhten Anlagekraft führen kann. Diesen Vorsprung direkt an einer Wandfläche des abzudichtenden Bauteils anzuordnen verringert die Kosten bei der Herstellung und Montage. Vorzugsweise erstreckt sich eine radial innere Fläche des Vorsprungs parallel zur Zylinderwandfläche, wodurch bei ausreichend kleinen Abständen bereits eine geringe Dichtwirkung erreicht wird. Insbesondere ist es vorteilhaft, wen n sich eine radial äußere Fläche des Vorsprungs parallel zum entspannten radial inneren Schenkel des Lippendichtringes erstreckt. Bei dieser Ausführung entsteht eine relativ flächige Anlage des Schenkels bei erhöhtem Innendruck, so dass auch eine gehobene Belastung einzelner Abschnitte des inneren Schenkels entfallen .
In einer weiterführenden Ausführung ist die radial äußere Fläche des Vorsprungs beabstandet vom entspannten Schenkel des Lippendichtringes angeordnet. Dies führt dazu, dass bei geringeren Temperaturen und Drücken trotz der Stützstruktur die gesamte Dichtschenkellänge zur Erzeugung der Anpresskraft zur Verfügung steht.
Besonders gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn die Höhe des Vorsprungs etwa einem Viertel bis zu einer Hälfte der Höhe des radial inneren Schenkels entspricht. Bei dieser Konstruktion wurden über den gesamten Temperatur- und Druckbereich sehr gute Dichtergebnisse erzielt.
In einer besonderen Ausführung schließt der radial innere Schenkel des Lippendichtringes zur Zylinderachse einen größeren Winkel ein als der radial äußere Schenkel. Der äußere, nicht durch Bewegung der Wandanlagefläche belastete Schenkel, kann sich entsprechend an die Wandfläche anlegen, wenn ein erhöhter Druck vorliegt. Ein so hoher Anpressdruck des Schenkels durch Federwirkung wie an der inneren Seite ist nicht erforderlich . Vorzugsweise ist der Lippendichtring aus PTFE hergestellt. Dieses Material hat eine hohe Dauergebrauchstemperatur und sehr gute Gleiteigenschaften.
In einer weiterführenden Ausführung weist die radial äußere feststehende hohlzylindrische Wandfläche einen Absatz auf, wobei der radial äußere Schenkel des Lippendichtringes in die durch den Absatz gebildete Ausnehmung in der hohlzylindrischen Wandfläche ragt. So kann zuverlässig ein axiales Verschieben des Dichtringes relativ zur umgebenden Hohlzylinderwandfläche vermieden werden. Des Weiteren wird die Dichtigkeit durch Erhöhung des Strömungswiderstandes verbessert.
Es wird somit eine Dichtungsanordnung geschaffen, mit der bei Drücken von bis zu 2 bar und Temperaturen von -40°C bis 180°C eine zuverlässige Abdichtung zwischen zwei zylinderförmigen beziehungsweise hohlzylinderförmigen Wandflächen sichergestellt wird. Eine derartige Dichtungsanordnung stellt diese Dichtigkeit über einen langen Zeitraum sicher.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines Schubumiuftventils mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in geschnittener Darstellung im unbelasteten Zustand.
Figur 2 zeigt den Ausschnitt der Seitenansicht des Schubumluftventils mit der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung gemäß Figur 1 im belasteten Zustand mit Innendruck. Das ausschnittsweise in den Figuren dargestellte Schubumluftventil 10 besteht aus einem elektromagnetischen Kreis zur Aktuierung eines Ankers 12, der mit einem Verschlusskörper 14 verbunden ist, so dass der Verschlusskörper bei Bestromung des Elektromagneten vom Ventilsitz 5 abgehoben wird. Dies bedeutet für die vorliegende Anwendung als Schubumluftventil, dass die Saugseite eines Verdichters eines Turboladers mit der Druckseite verbunden wird.
Im nicht bestromten Zustand wird der Verschlusskörper 14 mittels einer lo Feder 15 auf den Ventilsitz gedrückt, so dass Saug- und Druckseite voneinander getrennt sind. In diesem Zustand wird über Bohrungen im Verschlusskörper 14 der Druck der Druckseite in einen inneren Raum 16 des Schubumluftventils 10 geleitet, wodu ch ein Druckgleichgewicht hergestellt wird, was in bekannter Weise ein schnelleres Öffnen des Ventils 15 10 ermöglicht.
Der innere Raum 16 des Ventils 10 wird durch ein Gehäuseteil 18 begrenzt, welches den Verschlusskörper 14 radial über einen sich mit Bewegung des Verschlusskörpers 14 ändernden axialen Abschnitt umgibt.0 Zu einem äußeren Raum 20, in dem im geschlossenen Zustand des Ventils 10 der Druck der Saugseite des Verdichters anliegt, wird der innere Raum 16 durch eine sich radial ersteckende Scheibe 22 begrenzt, durch deren mittlere Öffnung 24 der Verschlusskörper 14 ragt. 5 In den Figuren ist zusätzlich ein außenliegendes, das gesamte Schubumluftventil 10 begrenzendes Gehäuseteil 26 zu erkennen, über welches das Ventil 10 an einem Kanal befestigt werden kann. Die Scheibe 22 weist eine ringförmige Erhebung 28 auf, welche zwischen dem außenliegenden Gehäuseteil 26 und einem kurzen sich radial0 erstreckenden Abschnitt 29 des den inneren Raum 16 begrenzenden Gehäuseteils 18 mittels Clipsen oder Schweißen befestigt ist. Um eine Reibung zwischen dem Verschlusskörper 14 und der Scheibe 22 zu vermeiden, ist zwischen der Scheibe 22 und dem Verschlusskörper 14 ein ringförmiger Spalt 30 ausgebildet. Um zu verhindern, dass im geschlossenen Zustand des Ventils 10 über den Spalt 30 eine Kurzschlussströmung aus dem inneren Raum 16, in dem ein höherer Druck herrscht, in den äußeren Raum 20, in dem ein geringerer Druck herrscht, entsteht wird dieser Spalt 30 mittels eines Lippendichtringes 32 abgedichtet. Dieser Lippendichtring 32 weist ein Trägerteil 34 auf, mit dem der Lippendichtring 32 auf einer inneren, sich radial erstreckenden Wandfläche 35 der Scheibe 22 aufliegt. Von diesem Trägerteil 34 erstrecken sich zwei Schenkel 36, 38 etwa V-förmig, wobei der radial äußere Schenkel 36 um einen Winkel von etwa 15° zur Zylinderachse geneigt ist und der radial innere Schenkel 38 um etwa 30° zur Zylinderachse geneigt ist. Das Ende des radial äußeren Schenkels 36 liegt gegen eine radial äußere feststehende hohlzylindrische Wandfläche 40 des Gehäuseteils 18 an, an dem unmittelbar angrenzend zum Ende des äußeren Schenkels 36 des montierten Lippendichtringes ein Absatz 42 ausgebildet ist, der ein Verschieben aus dieser Lage bei Bewegung des Verschlusskörpers 14 verhindert. Entsprechend liegt das Ende des Schenkels 36 radial gegen eine durch die Ausbildung des Absatzes 42 entstehende ringförmige Ausnehmung 44 an, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel die hohlzylindrische Wandfläche bildet.
Das Ende des radial inneren Schenkels 38 liegt gegen eine Zylinderwandfläche 46 des Verschlusskörpers 14 an, welche entsprechend relativ zum Lippendichtring 32 translatorisch bewegt wird. Aus diesem Grund wird der Lippendichtring 32 aus einem besonders gleitfähigen Material wie Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt. Dieses weist jedoch eine begrenzte Wärmeformbeständigkeit auf, so dass bei häufigem Aufblähen der Dichtung in Phasen wechselnder Druckdifferenzen, die Rückstellkraft deutlich nachlässt, wodurch entweder Undichtigkeiten entstehen oder eine zu hohe Anpresskraft des Dichtringes gewählt werden müsste, was zu höheren notwendigen Öffnungskräften und vor allem längeren Öffnungszeiten aufgrund der Reibungskräfte führen würde.
Aus diesem Grund ist erfindungsgemäß am radial inneren Ende der Scheibe 22 ein Vorsprung 48 ausgebildet, der sich in Richtung des inneren Raums 16 über etwa ein Drittel der Höhe des Lippendichtringes 32 erstreckt. Eine radial innere Fläche 50 des Vorsprungs 48 erstreckt sich parallel zum Verschlusskörper 14 in Zylinderachse des Ventils 10, so dass der Spalt 30 eine konstante Breite aufweist. Eine radial äußere Fläche 52 des Vorsprungs 48 erstreckt sich ebenso wie der radial innere Schenkel 38 des Lippendichtringes 32 in einem Winkel von etwa 30° zur Zylinderachse, wobei zwischen dem Schenkel 38 und der Fläche 52 im nicht aufgrund einer Druckdifferenz aufgeblähten Zustand des Lippendichtringes 32 ein Spalt 54 vorhanden ist.
Liegt nun eine Druckdifferenz an wird der Lippendichtring 32 verformt, also aufgebläht. Wie es in Figur 2 dargestellt ist, legt sich der radial innere Schenkel 38 gegen die radial äußere Fläche 52 des Vorsprungs 48 an, wodurch die wirksame Schenkellänge um ein Drittel verkürzt wird. Dies führt jedoch zu einer höheren Steifigkeit dieses Schenkels 38, und verbessert entsprechend auch bei hohen Temperaturen von über 150°C dessen Wärmeformbeständigkeit.
Durch diese Maßnahme wird eine für jede Situation angepasste Anpresskraft sichergestellt, also eine kurze und weiche Dichtlippe bei hohen Temperaturen und Drücken und eine lange harte Dichtlippe bei geringen Temperaturen und Drücken. Des Weiteren wird ein stärkeres Verformen des inneren Schenkels 38 durch den Vorsprung 48 verhindert, was zu einer erhöhten Reibung am Verschlusskörper 14 und somit zu längeren Öffnungszeiten führen würde. Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt ist. Weitere Anwendungen neben dem beschriebenen Schubumluftventil sind selbstverständlich ebenfalls denkbar. Auch sind konstruktive Änderungen je nach vorhandenen Druckdifferenzen und Temperaturspannen innerhalb des Schutzbereiches möglich. So sollte beispielsweise jeweils ein optimales Verhältnis zwischen der Höhe des Vorsprungs und der Höhe des Lippendichtringes eingestellt werden. Auch die Spreizwinkel des Lippendichtrings sollte an die Verhältnisse angepasst werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Dichtungsanordnung für ein Ventil (10) einer
Verbrennungskraftmaschine mit
einer radial äußeren feststehenden hohlzylindrischen Wandfläche (40),
einer radial inneren translatorisch bewegbaren Zylinderwandfläche (46),
einem Lippendichtring (32), der ein Trägerteil (34) sowie einen sich vom Trägerteil (34) erstreckenden radial inneren Schenkel (38), dessen Ende gegen die Zylinderwandfläche (46) anliegt und einen sich vom Trägerteil (34) erstreckenden radial äußeren Schenkel (36) aufweist, dessen Ende gegen die hohlzylindrische Wandfläche (40) anliegt, so dass der Lippendichtring (32) einen inneren Raum (16) des Ventils (10) von einem äußeren Raum (20) trennt und
einer feststehenden sich radial erstreckenden Wandfläche (35), die die innere Zylinderwandfläche (46) umgibt und gegen die der Trägerteil (34) des Lippendichtringes (32) axial anliegt,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der sich radial erstreckenden Wandfläche (35) ein Vorsprung (48) ausgebildet ist, gegen den der innere Schenkel (38) des Lippendichtringes (32) im verformten Zustand des radial inneren Schenkels (38) anliegt.
Dichtungsanordnung für ein Ventil einer
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich eine radial innere Fläche (50) des Vorsprungs (48) parallel zur Zylinderwandfläche (46) erstreckt.
3. Dichtungsanordnung für ein Ventil einer Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
sich eine radial äußere Fläche (52) des Vorsprungs (48) parallel zum entspannten radial inneren Schenkel (38) des Lippendichtringes (32) erstreckt.
4. Dichtungsanordnung für ein Ventil einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die radial äußere Fläche (52) des Vorsprungs (48) beabstandet vom entspannten Schenkel (38) des Lippendichtringes (32) angeordnet ist.
5. Dichtungsanordnung für ein Ventil einer Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Höhe des Vorsprungs (48) etwa einem Viertel bis zu einer Hälfte der Höhe des radial inneren Schenkels (38) entspricht.
6. Dichtungsanordnung für ein Ventil einer Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der radial innere Schenkel (38) des Lippendichtringes (32) zur Zylinderachse einen größeren Winke! einschließt als der radial äußere Schenkel (36).
7. Dichtungsanordnung für ein Ventil einer
Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Lippendichtring (32) aus PTFE ist.
8. Dichtungsanordnung für ein Ventil einer
Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die radial äußere feststehende hohlzylindrische Wandfläche (40) einen Absatz (42) aufweist, wobei der radial äußere Schenke! (36) des Lippendichtringes (32) in die durch den Absatz (42) gebildete Ausnehmung (44) in der hohlzylindrischen Wandfläche (40) ragt.
PCT/EP2012/066867 2011-09-28 2012-08-30 Dichtungsanordnung für ein ventil einer verbrennungskraftmaschine Ceased WO2013045200A1 (de)

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DE102011054003.2A DE102011054003B4 (de) 2011-09-28 2011-09-28 Ventil für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Dichtungsanordnung

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PCT/EP2012/066867 Ceased WO2013045200A1 (de) 2011-09-28 2012-08-30 Dichtungsanordnung für ein ventil einer verbrennungskraftmaschine

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