DE1084530B - Druckdichtungsring - Google Patents

Description

DEUTSCHES

"Die Erfindung betrifft einen Druckdichtungsring aus einem ringförmigen Körper X-förmigen Querschnittes.

Es sind derartige Druckringe aus einem ringförmigen Körper X-föirrnigen Querschnittes bekannt, die aus einem gleichförmig federnden, fließbaren, kautschukartigen Material bestehen und, im Querschnitt gesehen, Außenflächen haben, die von halbkreisförmigen, konvex gekrümmten, in Umfangsrichtung sich erstreckenden wulstförmigen Eckabschnitten und dazwischenliegenden, in Umfangsrichtung sich erstrekkenden, konkav gekrümmten Oberflächenabschnitten gebildet werden, von denen jeder Abschnitt tangential in den angrenzenden Wulstabschnitt übergeht.

Diese bekannten, Ringe, die _an^den Ecken radiale Vorsprünge aufweisen und konkav gestaltete Seiten haben, zeigen Mängel. So sind beispielsweise die vorspringen Ecken so dünn, daß sich die Ecken bei hohen Drücken eher zusammenfalten, als daß sie einem solchen Zusammenfalten widerstehen, was. zur Folge hat, daß das Ringmaterial in die Zwischenräume hineinfließt, die von den Konkavflächen begrenzt werden. Bei anderen Ausführunigen sind die konkaven Seitenkanäle des X-förmigen Querschnittes so klein, daß sie den Materialfluß nicht aufnehmen können, so· daß infolgedessen eine große Reibung erzeugt wird. Der erfindungsgemäße Druckdichtungsring kennzeichnet sich gegenüber den bekannten Druckdichtungsringen dadurch, daß der Radius jedes Wulstabschnittes gleich dem halben Radius jedes konkav gekrümmten Oberflächenabschnittes ist.

Der neue Druckdichtungsring mit diesen kennzeichnenden kritischen Abmessungen hat folgende Vorteile: Wird der Ring einem in Axialrichtung wirkenden Strömungsmitteldruck unterworfen, dann, fließt der Kautschuk des Ringes ohne unzulässige Reibung, um eine Abdichtung herzustellen. Die konkaven Seitenkanäle nehmen infolge ihrer Abmessungen den fließenden Kautschuk der Eckenabschnitte vollkommen auf, ohne daß eine unzulässige Reibung zwischen den relativ zueinander beweglichen Teilen erfolgt. Bei kleinerem Radius als dem angegebenen Radius würde der Kautschuk nicht fließen, sondern Eckenabschnitte würden sich in Falten legen, und bei größerem Radius der wulstartigen Eckenabschnitte würde beim Fließen des Kautschuks eine große Reibung vorhanden sein. Infolge der Stellung der konkav ausgeführten Oberflächenabschnitte zu den konvex ausgeführten Ringteilen fließt das Material der konvexen Abschnitte und nimmt den von den konkaven Abschnitten gebildeten freien Raum ein, ohne daß eine übermäßige Reibung des Materials an der Oberfläche der mechanischen Teile, zwischen denen die Abdichtung angeordnet ist, entsteht und ein Abwischen des Schmierölfilmes von Druckdichtungsring

Anmelder:

Charles Lewis Tanner,
Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K-. Grentzenberg, München 27,

Pienzenauer Str. 2, Patentanwälte

Charles Lewis Tanner, Los Angeles, Calif. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

diesen Oberflächen erfolgt. Ein überraschender Vorteil besteht außerdem darin,'daß jede Verletzungsstelle des Eckwulstes, die etwa dadurch entsteht, daß ein auf der Oberfläche eines Metallteiles befindlicher ^a5 Metallgrat eine Eckwulst ritzt, sich von selbst schließt und nicht weiter einreißt. Die Verwendungsdauer des Ringes ist daher wesentlich länger, und es- ist kein schnell wiederholtes Auswechseln erforderlich.

Andere Ziele und Vorteile ergeben sich nachstehend aus der Beschreibung einer bevorzugten Ausführung, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. In der Zeichnung ist

Fig. 1 eine Draufsicht des Abdichtungsringes,

Fig. 2 ein vergrößerter Querschnitt, und .

Fig. 3, 4, 5 und 6 sind Querschnitte bei der Verwendung des Ringes als Abdichtung zwischen:, zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen einer Druckvorrichtung, wobei Fig. 3 den Ring im Querschnitt .zeigt,_nehe er einem Strömungsmitteldruck unterworfen wird, während die Fig. 4, 5 bzw. 6 die Form des Ringes zeigen, die der Ring unter immer steigendien Drücken annimmt.

Der in Draufsicht kreisförmige Ring 5 besteht aus einem einzigen vollwandigen Materialstück, das federnd, nachgiebig und zusammendrückbar ist und durchweg die gleiche Federungskraft und Zusammendrückbarkeit hart. Geeignete Stoffe für diesen Zweck sind Kunstkautschuk, Naturkautschuk, Kunststoffe und kautschukähnliche Stoffe, die die obenerwähnten Eigenschaften haben.

Der Ring 5 ist in den Fig. 3 bis 6 in der Ringnut 6 eines Kolbens 7 gelagert, der sich in einem Zylinder 8 verschiebt. Die Bodenwand 6 α der Ringnut 7 liegt parallel zur Längsachse des Kolbens, der mit ziemlich

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großer Toleranz im Zylinder liegt. Wichtig ist, daß die Dicke des Ringes mit Bezug auf den Abstand zwischen der Bodenwand der Ringnut und der gegenüberliegenden Innenfläche des Zylinders so groß ist, daß der Ring auch ohne Einwirkung· eines Strömungsmitteldruckes einen Druckpaßsitz zwischen diesen Bauteilen hat, d. h. einen Paßsitz, bei dem der Ring von Anfang an etwas zusammengedrückt ist.

Der Ring hat im Querschnitt einen Hauptteil 10 und vier in gleichem Abstand voneinander stehende wulstartige Eckenabschnitte 14, die von gleich großen Zwischenflächen 16 getrennt sind. Die wulstartigen Eckenabschnitte 14 haben konvex gekrümmte Oberflächen 15j während die Seitenflächen 16 konkav gekrümmt sind.

Der neue Dichtungsring weist verschiedene kritische Abmessungen auf. Wichtig ist, daß seine Außenfläche im Querschnitt völlig von gekrümmten Flächen begrenzt wird, die verschiedene kritische Eigenschaften oder Stellungen aufweisen, wie sie nachstehend beschrieben werden. Wichtig ist dabei, daß der Körper 10 eine wesentlich größere Querschnittsdicke hat als die Dicke der zugehörenden wulstartigen Ecken 14 und daß die Radiallänge und Dicke der Ecken 14 so groß ist, daß sich die Ecken nicht in eine derartige Stellung verschwingen oder falten, daß der Ring im Querschnitt unzulässig verlängert wird, wenn er in Axialrichtung einem ziemlich hohen Strömungsmitteldruck unterworfen wird.

Diese kritischen Relativabmessungen werden dadurch erhalten, daß die Außenfläche des Ringes im Querschnitt von einer Reihe von. tangential ineinander übergehenden, in entgegengesetzten Richtungen gekrümmten abwechselnden Seiten- und Eckenflächenabschnitten nachstehender Radien und Ausdehnungen begrenzt wird. Jeder Eckenabschnitt 14 muß von einer konvexen Oberfläche begrenzt sein, deren Krümmung nicht größer als 180° zwischen den Punkten ist, an denen die konvexe Kurve in die konkaven Kurven der beiden angrenzenden Seitenflächen 16 übergeht. Jeder Eckenabschnitt 14 muß einen Radius haben, der nicht größer als annähernd der halbe Radius der Krümmung jeder Seitenfläche 16 ist. Jede Seitenfläche 16 muß um einen Radius konkav gekrümmt sein, der nicht kleiner ist als annähernd ein Drittel der größten. Querschnittsdicke des Ringes, gemessen auf einer geraden Linie zwischen den Punkten x-x der Fig. 2, ist. Unter dem Ausdruck »annähernd« ist zu verstehen, daß keine größere Änderung als 2O°/o von den erwähnten Größen erfolgt.

Durch diese Formgebung und Krümmung verlagert sich das Material des Ringes in Abdichtungsberührung zwischen den Bauteilen, jedoch falten oder biegen sich die Ecken nicht zusammen.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist der anfängliche Paßsitz des Ringes zwischen Bodenwand 6 a der Nut 6 und inneren Oberfläche des Zylinders 8 ein Druckpaßsitz, bei dem die in Richtung des Durchmessers gegenüberliegenden Eckenpaare etwas zusammengepreßt sind, obwohl der Druckpaßsitz nicht so· groß sein soll, daß durch das Zusammenpressen der Ecken jeder Raum zwischen den mittleren Innenflächen des Ringes und der Bodenwand der Ringnut sowie zwischen der außenliegenden Seitenfläche des Ringes und der Innenfläche des Zylinders völlig ausgeschaltet ist. Fig. 4 zeigt den Ring, wenn er in Axialrichtung einem Strömungsmitteldruck von weniger als 3,5 kg/cm² unterworfen wird. In dieser Stellung hat nur eine kleine Verlagerung des Materials stattgefunden. Fig. 5 zeigt den Ring, wenn er einem wesentlich größeren Druck von beispielsweise 35 kg/cm² unterworfen wird. In dieser Stellung hat sich das Material des Ringes so verlagert, daß der Ring an drei Seiten abgeflacht ist. In der in Fig. 6 dargestellten Stellung ist der Ring einem Strömungsmitteldruck von 105 kg/cm² oder höher unterworfen worden.

Selbst wenn eine vertretbare Menge von Gratteilchen auf der Außenseitenfläche des Ringes verbleibt, wird dadurch die Abdichtung nicht wesentlich beeinträchtigt.

Claims (1)

1. PaTENTANSPHUCH:

   Druckdichtungsring aus einem ringförmigen Körper X-förmigen Querschnittes, der aus einem gleichförmig federnden, fließbaren, kautschukartigen Material besteht und, im Querschnitt gesehen, Außenflächen hat, die von halbkreisförmigen,.konvex gekrümmten, in Umfangsrichtung sich, erstreckenden, wulstförmigen Eckabschnittten und dazwischenliegenden, in Umfangsrichtung sich erstreckenden, konkav gekrümmten Obernächenabschnitten, von denen jeder Abschnitt tangential in den angrenzenden Wulstabschnitt übergeht, gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius jedes Wulstabschnittes (14) gleich dem halben Radius jedes konkav gekrümmten Oberflächenabschnittes (16) ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 681 158;
   USA.-Patentschriften Nr. 511 734, 2 700561;
   Zeitschrift »Power« (III. 1955), S. 121.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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