DE3800941A1 - Dichtungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Abdichtung von Maschinen- oder Vorrichtungsteile gegeneinander sind O-Ringe oder auch aufblasbare Dichtungen bekanntgeworden. Will man beispielsweise einen kreiszylindrischen Deckel in einem Gehäuse abdichten, so kann dies mittels derartiger Dichtungen geschehen. Eine Abdichtung bereitet stets dann Probleme, wenn sie nur zeitweise abdichten soll, wenn große Toleranzen zwischen den Bauteilen vorhanden sind, wenn gegenüber hohen Drücken abzudichten ist oder wenn der Verlauf der Dichtung nicht kreisförmig, sondern eine sonstige Kontur aufweist. So können Dichtungen in einem Drehküken in einem Mehrwegeventil für strömendes Medium verschiedene, zum Beispiel elliptische Formgebungen aufweisen.

Mittels einer bekannten aufblasbaren Dichtung können Toleranzen zwischen den abzudichtenden Teilen ausgeglichen werden. Wählt man hierfür eine entsprechend große O-Ring- Dichtung, so lassen sich die Teile gegeneinander nur schwer bewegen, was auch für eine ständig unter Druck stehende aufblasbare Dichtung gilt. Die gegeneinander abzudichtenden Teile müssen jedoch immer wieder gegeneinander bewegt werden, so daß die Dichtung während des Bewegungsvorgangs hinderlich sein kann und den Bewegungsvorgang zwischen den Teilen unter Umständen sehr erschwert oder unmöglich macht, auf jeden Fall aber aufgrund der Reibung einem mehr oder weniger starken Verschleiß unterliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung von gegeneinander zu bewegenden Teilen zu schaffen, wobei die Abdichtung im stationären Zustand erfolgt und die es ermöglicht, den Bewegungsvorgang einfach und ohne Kraftaufwand sowie Verschleiß oder gar Beschädigung der Dichtung vorzunehmen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Dichtungsanordnung der einleitend bezeichnenden Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Dichtungsanordnung möglich.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Abdichtung der Teile am effektivsten mit einer aufblasbaren Dichtung erfolgen kann, wobei die Druckbeaufschlagung zum Ausgleich von Toleranzen und zur Erhöhung der Druckdichtigkeit der abzudichtenden Teile dient. Eine druckbeaufschlagte Dichtung hat jedoch den Nachteil, daß die Teile während der Druckbeaufschlagung nur schlecht oder gar nicht gegeneinander bewegt werden können und die Dichtung einem reibungsbedingten Verschleiß unterliegt. Bei bestimmten Anwendungsfällen muß die Dichtung bei der Drehbewegung eines Teils, zum Beispiel bei einem Drehküken, über Öffnungen gleiten, wodurch es zu einer unzulässigen Verformung und auch Beschädigung der druckbeaufschlagten Dichtung kommen kann. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn die Druckbeaufschlagung der Dichtung nur im stationären Zustand der Teile erfolgt, d. h. wenn die gegeneinander abzudichtende Teile ihre jeweilige Arbeitsposition eingenommen haben. Ist diese Position erreicht, so kann die aufblasbare Dichtung mit Druck beaufschlagt werden, um eine hohe Dichtungswirkung zu erzielen.

Diese Anordnung allein hat jedoch den Nachteil, daß eine eigene Drucksteuerung für die aufblasbare Dichtung notwendig ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt diese Drucksteuerung ohne zusätzliche, von außen einzugebende Steuersignale dadurch, daß die Endlage der Teile vorzugsweise mittels einer mechanischen Steuereinheit erkannt wird und die Druckbeaufschlagung oder die Druckentlastung der aufblasbaren elastischen Dichtung automatisch erfolgt. Es ist demnach kein zusätzliches Steuersignal zur Betätigung der Dichtung nötig.

Zur Minimierung von Reibung während der Verstellung und Verschleiß am Stößel, ist es besonders vorteilhaft, die Ausbildung der Steuereinheit in Form eines gegen Verdrehen gesicherten Rollenstößels vorzusehen, der in eine Wandungsaussparung in der jeweiligen stationären Endlage einrastet und hierdurch die Druckbeaufschlagung der Dichtung über ein Dreiwegeventil steuert. Die Druckleitung wird demnach über das Dreiwegeventil zur Dichtung hin dann geöffnet, wenn der Rollenstößel in die vorgesehene Wandaussparung zur Bestimmung der stationären Endlage einrastet. Durch eine nur geringfügige Verschiebung des Rollenstößels gleitet dieser aus der Wandungsaussparung hinaus und betätigt das Dreiwegeventil im Sinne einer Schließung der Druckzuführungsleitung zur elastischen Dichtung und einer Öffnung der Druckentlastungsleitung. Danach kann das zu bewegende Teil ohne den Druck in der elastischen Dichtung leicht bewegt werden.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Dichtung einen rechteckförmigen Querschnitt in einer rechteckförmigen Nut aufweist. Hierdurch ist ein besonders guter Halt und eine Fixierung der Dichtung gewährleistet. Die Nut für die Dichtung kann auch als Hinterschneidung ausgebildet sein, da die elastische Dichtung durch den Hohlraum in den hinterschnittenen Raum eingebracht werden kann.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die Nutenflanken oder die Flanken der Dichtung Erhöhungen bzw. Vertiefungen, insbesondere V-förmige Einschnitte aufweisen, um eine formschlüssige Verzahnung der Dichtung in der Nut zu gewährleisten. Vorzugsweise kann die Dichtung auch in die Nut eingeklebt sein, um ein ungewolltes Herausziehen der Dichtung zu verhindern.

Weitere erfindungswesentliche Einzelheiten und Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt eine linke Symmetriehälfte einer Dichtungsanordnung.

Die in der Figur dargestellte Dichtungsanordnung (1) dient zur Abdichtung eines feststehenden Teils (2), zum Beispiel einer zylindrischen Behälterwandung, gegenüber einem beweglichen Teil (3), zum Beispiel einem Behälterverschluß. Der Innenraum (4) des Behälters (2) steht beispielsweise unter einem hohen Druck, der durch den Verschluß (3) abgedichtet werden muß.

Die Dichtungsanordnung (1) besteht aus einer aufblasbaren elastischen Dichtung (5) mit einem Hohlraum (6) zur Druckbeaufschlagung. Ein Druckzuführungsnippel (7) wird vor dem Einbau der Dichtung (5) in die Dichtungsnut (8) von der Rückseite der Dichtung her durch diese bis in den Hohlraum (6) hineingestoßen. Der Nippel weist hierfür eine V-förmige Spitze (9) auf, deren breite Rückseite (10) sich nach dem Durchstoßen in den Hohlraum (6) an die Hohlraumwandung anlegt. Die Dichtung (5) wird dann mit dem Nippel (7) durch eine Bohrung (11) der Wandung (12) des Teils (3) hindurchgeschoben und mittels einer Kontermutter (13) befestigt. Die Druckzuführungsleitung (14) führt vom Nippel (7) über die Druckleitung (15) zum Dreiwegeventil (16). Die Druckbeaufschlagung auf das Dreiwegeventil (16) erfolgt über die Druckleitung (17). Der Pfeil (18) stellt die Richtung der Druckbeaufschlagung dar.

Von der Druckzuführungsleitung (14) zum Hohlraum (6) der Dichtung (5) führt eine weitere Druckentlastungsleitung (19) zum Dreiwegeventil (16) und von dort aus über die Leitung (20) ins Freie (Pfeil 21).

Die Steuereinheit (22) besteht aus einem durch die Feder (25) belasteten Stößel bzw. Rollenstößel (23), der in einer Wandungsaussparung (24) im Teil (2) einrastet. Der Stößel bzw. Rollenstößel (23) überträgt die Bewegung beim Ein- und Ausrasten aus der Wandaussparung (24) auf den Steuerschieber (26) des Dreiwegeventils (16). Der Steuerschieber (26) weist eine erste Bohrung (27) zur Verbindung der Druckleitungen (15, 17) und eine zweite Bohrung (28) zur Verbindung der Druckentlastungsleitungen (19, 20) auf. Die Bohrungen (27, 28) im Steuerschieber (26) sind derart angeordnet, daß immer nur eine Leitung (15, 17) oder (19, 20) durchgeschaltet ist. In der Figur ist beispielsweise nur die Leitung (15, 17) über die Bohrung (27) durchgeschaltet, während die Leitung (19, 20) durch die versetzte Bohrung (28) gesperrt ist.

Die Druckbeaufschlagung der elastischen Dichtung (5) geschieht wie folgt: Das beispielsweise als Behälterverschluß (3) ausgebildete bewegliche Teil wird in den Behälter als feststehendes Teil (2) eingeschoben. In diesem Fall stützt sich der Stößel bzw. Rollenstößel (23) zunächst an der Innenwandung (29) des Behälters (2) ab, d. h. die Rolle ist um den Betrag s radial nach innen in den Behälterverschluß (3) geschoben. In diesem Fall ist die Bohrung (28) ebenfalls um den Betrag s radial nach innen gerückt, d. h. die Druckentlastungsleitungen (19, 20) sind durchgeschaltet, während die Bohrung (27), ebenfalls versetzt, den Weg der Leitungen (15, 17) versperrt. Hierdurch ist der Hohlraum (6) der elastischen Dichtung (5) ohne Druckbeaufschlagung bzw. eine Druckentlastung über die Leitung (14, 19), Bohrung (28) und Leitung (20) findet statt.

Rastet nun der Stößel bzw. Rollenstößel (23) in die Wandungsaussparung (24) ein, so drückt die Druckfeder (25) den Stößel bzw. Rollenstößel (23) und damit den Steuerschieber (26) um den Betrag s radial nach außen (in Figur nach links). Hierdurch wird die Druckleitung (17, 15) über die Bohrung (27) geöffnet, während sich die Druckentlastungsleitung (19) durch Verschieben der Bohrung (28) schließt. Dadurch erfolgt eine Druckbeaufschlagung der elastischen Dichtung (5) und damit eine Abdichtung der Teile (2 und 3) gegeneinander.

Verschiebt man das bewegliche Teil (3) gegenüber dem feststehenden Teil (2), so gleitet der Stößel bzw. die Rolle des Stößels (23) aus der Wandungsaussparung (24) heraus und verschiebt wiederum den Steuerschieber (26) im Sinne einer Absperrung der Leitung (15, 17) und einer Öffnung der Leitung (19, 20) zur Druckentlastung der Dichtung (5). Das Teil (3) muß deshalb nur einen sehr geringen Weg ausführen, bis die Druckentlastung der Dichtung (5) erfolgt. Danach kann das Teil (3) sehr leicht, d. h. ohne jede Reibung, gegenüber dem Teil (2) bewegt werden.

Die Dichtung (5) selbst hat einen rechteckförmigen Querschnitt und ist in einer rechteckförmigen Nut (8) eingeklebt. Die V-förmigen Einschnitte (31) dienen zum leichteren Einführen der Dichtung (5) in die Dichtungsnut (8). Die Dichtungsnut (8) ist senkrecht zur Mantelfläche (30) des Teils (3) angeordnet, um die rechteckförmige Nut zu bilden.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie kann vielmehr auf alle möglichen Anwendungsgebieten verwendet werden.

Claims (5)

1. Dichtungsanordnung zur Abdichtung vorzugsweise zweier zueinander beweglicher Teile, wobei die Abdichtung im stationären Zustand erfolgt, mit einer mittels Druckbeaufschlagung aufblasbaren, endlosen Dichtung in der Wandung eines der Teile, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Dichtungshohlraum (6) ein Druckzuführungsnippel (7) mündet, der mit einer Druckzuführungsleitung (14) und diese mit einem Dreiwegeventil (16) verbunden ist, und daß die Druckbeaufschlagung oder -entlastung der Dichtung (5) in der stationären Endlage über das Dreiwegeventil (16) mittels einer Steuereinheit (22) erfolgt.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (22) aus einem, in eine Wandungsaussparung (24) einrastenden Stößel oder einem gegen Verdrehen gesicherten Rollenstößel (23) besteht, der zwischen den abzudichtenden Teilen (2, 3) angeordnet ist, und daß die Bewegung des Stößels bzw. Rollenstößels (23) die Ventilöffnungen (27, 28) im Dreiwegeventil (16) in dem Sinne steuert, daß bei eingerastetem Stößel bzw. Rollenstößel (23) eine Druckbeaufschlagung und bei eingedrücktem Stößel bzw. Rollenstößel (23) eine Druckentlastung der Dichtung (5) erfolgt.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufblasbare Dichtung in ihrem Querschnitt rechteckförmig oder trapezförmig ausgebildet ist, wobei die Flanken der Dichtungsnut (8) senkrecht oder hinterschnitten zur Mantelfläche (30) des Dichtungsträgers (3) stehen.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutenflanken der Dichtungsnut (8) und/oder die Flanken der Dichtung (5) Erhöhungen oder Vertiefungen, insbesondere V-förmige Einschnitte (31) aufweisen.

5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummidichtung (5) in der Nut (8) eingeklebt ist.