DE3501906C2 - Dichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung, insbesondere für Armaturen, an die sanitäre Ansprüche gestellt werden, wobei die Dichtung innerhalb eines Gehäusedeckels angeordnet ist und eine diesen durchsetzende, axial bewegbare Stange abdichtet. Bei einer derartigen Dichtung wird durch deren Formgebung sichergestellt, daß die dem abzudichtenden Medium ausgesetzten Dichtungsflächen reinigungsfreundlich ausgebildet sind und die Dichtung bei Druckbeanspruchung durch das Medium innerhalb des Ringspaltes zwischen Stange und Gehäusedeckel gleichmäßig an die sie berandenden Bauteile angepreßt wird. Die Dichtung 1 weist unter anderem eine Stirnfläche (1a, 1b) auf, die dachförmig von einer in sich geschlossenen, kreisförmigen Scheitellinie S annähernd symmetrisch einerseits zur Stange (5) und andererseits zum Gehäusedeckel (2) in Richtung des negativen Druckgradienten des an der Abdichtungsstelle anstehenden Mediums abfällt (Fig. 2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung, insbesondere für Armaturen, an die sanitäre Ansprüche gestellt werden, wobei die Dichtung innerhalb eines Gehäusedekkels angeordnet ist und eine diesen durchsetzende, axial bewegbare Stange abdichtet.

An derartige Dichtungen werden aus hygienischen Gründen sehr hohe sanitäre Ansprüche gestellt. Sie müssen die notwendigen Dicht- und Abstreifeigenschaften aufweisen und darüber hinaus reinigungsfreundlich ausgestaltet sein. Wegen der letztgenannten Forderung scheiden beispielsweise die bekannten Nutringe für derartige Dichtungsaufgaben aus, da die Nut dem unter Druck stehenden Produkt zugewandt ist und im Reinigunggsprozeß eine zusätzliche kritische Stelle darstellt.

Die vielfach verwendeten hohlzylinderförmigen Dichtungen mit einem Bund, der als Einspannteil wirkt und die Dichtung gegen axiale Verschiebung sichert, arbeiten infolge ihrer Formgebung im Bereich der dem ..abzudichtenden Raum zugewandten Stirnfläche nicht immer zufriedenstellend. Die Stirnfläche ist meist derart von außen angeschrägt, daß der Druck des abzudichtenden Mediums die Dichtung zwar einerseits auf die sie durchdringende Stange anpreßt, andererseits auf der Außenseite der Dichtung im Bereich des Gehäusedekkels dadurch allerdings ein Vorspannungsverlust auftreten kann, der zu Undichtigkeiten in diesem Bereich

führt. Die unerwünschten Undichtigkeiten sind formgebungsbedingt, da die vorstehend beschriebene Formgebung der bekannten Dichtungen eine beiderseits gleichmäßige Anpressung der Dichtung an die sie berandenden Bauteile (Stange und Gehäusedeckel) nicht sicherstellen kann. Die bekannten Nutringe werden zwar gleichmäßig an die sie berandenden Bauteile angepreßt; sie scheiden jedoch, wie vorstehend erläutert, aus sanitären Gründen auf den einleitend genannten Anwendungsgebieten aus.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Dichtung zu schaffen, die im Bereich ihrer dem abzudichtenden Medium zugewandten Stirnfläche zum einen reinigungsfreundlich ausgestaltet ist und darüber hinaus zum anderen eine gleichmäßige beiderseitige Anpressung an die sie berandenden Bauteile sicherstellt, so daß Undichtigkeiten durch asymmetrische Belastung weitestgehend ausgeschlossen sind.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß eine dem negativen Druckgradienten eines an der Abdichtungsstelle anstehenden Mediums zugewandte Stirnfläche der den Ringspalt zwischen Stange und Gehäusedeckel ausfüllenden erfindungsgemäßen Dichtung dachförmig von einer in sich geschlossenen, kreisförmigen Scheitellinie annähernd symmetrisch einerseits zur Stange und andererseits zum G -jhäusedeckel in Richtung des negativen Druckgradienten abfällt. Durch diese neue Gestaltung heben sich die radialen Komponenten der auf die Dichtung wirkenden Kräfte weitestgehend auf, so daß lediglich axiale, die Dichtung stauchende, für eine gleichmäßige Anpressung der Dichtung auf die sie berandenden Bauteile sorgende Druckkräfte übrigbleiben. Darüber hinaus ist durch die neue Formgebung eine einwandfreie Reinigung der Dichtung im Bereich des abzudichtenden Mediums sichergestellt.

Um diese Vorteile zu vertiefen und um eine für die Praxis besonders gut geeignete Bauart zu schaffen, die sowohl in Bezug auf ihre Herstellz-ng als auch auf ihr Verformungsverhalten optimiert und besonders reinigungsfreundlich ausgestaltet ist, wird ferner vorgeschlagen, daß die dem abzudichtenden Medium zugewandte Stirnfläche der erfindungsgemäßen Dichtung von zwei Kegelmantelflächen, die sich im ausgebauten Zustand der Dichtung in der Scheitellinie unter einem stumpfen Winkel, vorzugsweise 120 Grad, schneiden, gebildet wird. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung wird erreicht, daß sich die Kegelmantelflächen im eingebauten Zustand der Dichtung in der Scheitellinie unter einem Winkel von etwas mehr als 90 Grad, schneiden. Diese Geometrie erweist sich als optimal für jegliche chemische und/oder mechanische Beanspruchung durch das Produkt bzw. das Reinigungsmittel.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Dichtung gemäß der Erfindung stellt besonders wirkungsvoll sicher, daß infolge der nach beiden Seiten möglichen axialen Bewegung der Stange aus den durch die Dichtung voneinander getrennten Räumen weder von der einen noch von der anderen Seite Produkt- oder Reinigungsmittelreste oder irgendwelche anderen Substanzen, die an der Stange, haften, in den Dichiungsbereich verschleppt

, ">werden. Dies wird dadurch erreicht, daß an den Enden einer die Stange umschließenden inneren Mantelfläche der Dichtung jeweils eine Dichtlippe ausgebildet ist, die von einer inneren und einer äußeren Flankenfläche bcgrenzt ist, wobei diese Kegelmantelflächen sind, die sich im ausgebauten Zustand der Dichtung unter einem Winkel von annähernd 90 Grad in einer zweiten bzw. dritten Schcitcllinic schneiden.

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Um eine ausreichende Dichtwirkung unter allen denkbaren Betriebsbedingungen sicherzustellen, wird nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Dichtung vorgeschlagen, daß die Kontur der ausgebauten Dichtung im wesentlichen radial nach außen gegenüber ihrer Kontur im eingebauten Zustand vergrößert ist. Durch diese Maßnahme wird über die gesamte Dichtungsoberfläcke bis auf die dem abzudichtenden Medium zugewandte Stirnfläche eine ausreichende Vorspannung erzeugt. Diese Formgebung stellt gleichzeitig sieher, daß an der eingebauten Dichtung ohne Stange über den Gehäusedeckel und einen Deckel für Führungsring eine radial nach innen gerichtete Deformation bewirkt wird, die zweite und dritte Scheitellinie der Dichtlippen annähernd gleichmäßig in den Bereich der Stange verschiebt

Vergleichende Untersuchungen an erfindungsgemäßen und bekannten Dichtungen haben gezeigt, daß erstere in Bezug auf Abstreif- und Dichtheitswirkung letzteren, insbesondere Nutringen, um ein Vielfaches überlegen sind.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine eingebaute Dichtung gemäß der Erfindung, wobei die Dichtung innerhalb eines Gehäusedeckels angeordnet ist und eine diesen durchsetzende, axial bewegbare Stange abdichtet und

Fig.2 einen vergrößerten Querschnitt emer Dichtung gemäß der Erfindung als Einzelheitdarstellung »X«.

Ein Gehäusedeckel 2 ist innerhalb eines nicht näher bezeichneten Gehäuses mit einer ebenfalls nicht näher bezeichneten Gehäusedichtung flüssigkeitsdicht abgedichtet. Eine Dichtung 1 mit einem als Einspannteil ausgebildeten Bund findet innerhalb einer zentrischcn, abgestuften Bohrung des Gehäusedeckels 2 unter Vorspannung Aufnahme und ragt mit seiner Stirnfläche la, 16 (F ig. 2) in den Innenraum des Gehäuses 6 geringfügig hinein. Innerhalb einer zentrischen Ausnehmung des Gehäusedeckels 2 ist ein Deckel für Führungsring 4 zentriert, der einerseits in einer zentrischen, abgestuften Bohrung einen Führungsring 3 und andererseits über seine Umfangsfläche einen nicht näher bezeichneten Flansch eines ebenfalls nicht näher bezeichneten Laternengehäuses aufnimmt. Das Gehäuse und das Laternengehäuse sind über geeignete Verbindungsmittel derart verbunden, daß der Gehäusedeckel 2 und der Deckel für Führungsring 4 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung gegeneinander und gemeinsam gegen Verschiebung gesichert sind. Letztere werden von einer Stange 5 durchsetzt, wobei die von beiden gebildete ringförmige Ausnehmung die Stange 5 konzentrisch umschließt. Der im Gehäusedeckel 2 befindliche Teil der Ausnehmung dient der Aufnahme der Dichtung !,jener im Deckel für Führungsring 4 dem Führungsring 3. Die als Einspannteile ausgebildeten Bunde der Dichtung 1 und des Führungsrings 3 sind derart einander zugeordnet, daß sie sich mit ihren äußeren Stirnflächen gegenseitig berühren und sich unter Vorspannung in die je- !.wcils zugeordnete Ausnehmung des Gehäusedeckels 2 bzw. des Deckeis für Führungsring 4 formschlüssig einpressen. Dabei fällt ihre Berührungsfläche mit der axialen Berührungsfläche zwischen dem Gehäusedeckel 2 und dem Deckel für Führungsring 4 zusammen, Während der Führungsring 3 aus einem vorzugsweise wenig nachgiebigen nichtmetallischen Werkstoff hergestellt ist und somit von vornherein über die Stirnfläche seines Bundes mit der Stirnfläche des Deckels für Führungsring 4 bundig abschließt, gelangt die äußere Stirnfläche der Dichtung 1, die aus einem relativ nachgiebigen Werksstoff besteht, erst unter der Einwirkung des Führungsringes 3 in die in F i g. 1 dargestellte Lage.

In F i g. 2 ist der in F i g. 1 als Einzelheit »X« gekennzeichnete rechtsseitige Dichtungsquerschnitt in zwei Erscheinungsformen vergrößert dargestellt. Eine Kontur 1* kennzeichnet den Dichtungsquerschnitt im ausgebauten Zustand (strichpunktierte Linie). Der von einer VoIIinie begrenzte Dichtungsquerschnitt ergibt sich, wenn die Dichtung 1 ohne die in strichpunktierter Darstellung angedeutete Stange 5 innerhalb des Gehäusedeckels 2 und unter Einwirkung des nicht dargestellten Führungsringes 3 innerhalb des Deckels für Führungsring 4 angeordnet ist. Es ist erkennbar, daß die Kontur 1* der ausgebauten Dichtung 1 im wesentlichen radial nach außen gegenüber ihrer Kontur im eingebauten Zustand vergrößert ist. Die dem Innenraum des Gehäuses 6 zugewandte Stirnfläche la, Ii? d>. Dichtung 1 wird von zwei Kegeimanteifiächen gebildet, r"ie sich im ausgebauten Zustand der Dichtung (Kontur 1*) in einer in sich geschlossenen, kreisförmigen Scheitellinie S unter einem stumpfen Winkel, vorzugsweise unter 120 Grad, schneid n. Die Stirnfläche la und die äußere Flankenfläche 16 fallen von der Scheitellinie S dachförmig annähernd symmetrisch einerseits zum Gehäusedeckel 2 und andererseits zur Stange 5 ab. Im eingebauten Zustand ohne Stange 5 erfährt die Dichtung über den Gehäusedeckel 2 und den Deckel für Führungsring 4 eine radial nach innen gerichtete Deformation, wodurch die Scheitellinien A bzw. B der die Stange 5 umschließenden Dichtlippen 16, Ic bzw. le, lfannahernd gleichmäßig in den Bereich der Stange 5 verschoben werden. Die Dichtlippen mit ihren Sciieitellinien A bzw. B werden jeweils von einer inneren und einer äußeren Flankcnfläche Ic und Ie bzw. 16 und 1/ begrenzt, wobei diese Kegelmantelflächen sind, die sich im ausgebauten Zustand der Dichtung 1 unter einem Winkel von nähernd 90 Grad in der jeweiligen Scheitellinie A bzw. B schneiden. Durch Einbau der Stange 5 in die Dichtung 1 werden die Dichtlippen 16, Ic bzw. Ie, l/radial nach außen aufgeweitet, wodurch die Scheitellinie 5 weiter in den Innenraum des Gehäuses 6 verschoben und der Winkel zwischen der Stirnfläche la und der äußeren Flankenfläche 16 auf etwas mehr als 90 Grad reduziert wird. Eine die inneren Flankenflächen Ic bzw. Ie miteinander verbindende innere Mantelfläche \d umschließt in dieser Anordnung die Stange 5 mit einem Abstand, so daß die Dichtlippen Ιό. lc und le, l/mit ihren Scheitellinien A bzw. B nach wie vor ihrer Aufgabe als Abstreifer in einer eindeutig definierte.! Lage an den Enden der Dichtung * gerecht werden.

Die Auswirkungen der Formgebung der Dichtung 1 im Bereich ihrer dein Innenraum des Gehäuses 6 zugewandten Stirnfläche la und der äußeren Flankenfläche 16 auf das Verfurmungsverhalten der den Ringspalt zwischen Stange 5 und Gehäusedeckel 2 ausfüllenden Dichtung 1 soll nachfolgend anhand F i g. 2 kurz erläutert werden. Die radialen Komponenten der auf die Stirnfläche la und die äußere Flankenfläche $6 einwirkenden Druckkräfte aus dem Innenraüm des Gehäuses 6 werden durch die Formgebung der Dichtung 1 in diesem Bereich annähe^rnd kompensiert. Dies ergibt sich dadurch, daß die vorgenannten Flächen in Richtung des negativen Druckgradienten eines an der Abdichtungs< stelle anstehenden Mediums dachförmig von der in sich geschlossenen, kreisförmigen Scheitellinie 5 annähernd symmetrisch einerseits zur Stange 5 und andererseits

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zum Gehäusedeckel 2 abfallen. Es verbleiben in Richtung des negativen Druckgradienten axiale Druckkräfte, die die Dichtung 1 in ihren Ringspalt zwischen Stange 5 und Gehäusedeckel 2 hineindrücken. Dabei ergibt sich eine annähernd gleichmäßige Anpressung der Dichtung 1 einerseits über die Dichtlippe \b. Ic mit ihrer Scheitellinie A an die Stange 5 und andererseits an die Bohrungswandung des Gehäusedeckels 2, wodurch insbesondere gerade bei relativ hohen Druckbelastungen Undichtigkeiten in diesem kritischen Bereich verhindert werden.

Die reinigungsfreundliche Formgebung der dem Produkt aus dem Innenraum des Gehäuses 6 ausgesetzten Flächen 16,1c der Dichtung 1 ist augenfällig. Es sind weder, wie beispielsweise beim bekannten Nutring, schwierig zu reinigende Vertiefungen noch andere der Reinigung schwer zugängliche kritische Stellen vorhanden.

Die vorstehend beschriebene und in ihrer Wirkungsweise erläuterte Dichtungsgeometrie ist nicht an einen speziellen Dichtungswerkstoff gebunden. Vielmehr kann jeder Dichtungswerkstoff verwendet werden, aus dem eine derartige Dichtungsform herstellbar und der in der notwendigen Weise zur Sicherstellung einer ausreichenden Vorspannung deformierbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

35 Ol 906 Patentansprüche:

1. Dichtung, insbesondere für Armaturen, an die sanitäre Ansprüche gestellt werden, wobei die Dichtung innerhalb eines Gehäusedeckels angeordnet ist und eine diesen durchsetzende, axial bewegbare Stange abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem negativen Druckgradienten eines an der Abdichtungsstelle anstehenden Mediums zugewandte Stirnfläche (la, \b) der den Ringspalt zwischen Stange (5) und Gehäusedeckel (2) ausfüllenden Dichtung (1) dachförmig von einer in sich geschlossenen, kreisförmigen Scheitellinie (S) annähernd symmetrisch einerseits zur Stange (5) und andererseits zum Gehäusedeckel (2) in Richtung des negativen Druckgradienten abfällt.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, £hß die Stirnfläche (la, \b) von zwei KegelmanteUMchen. die sich im ausgebauten Zustand der Dichtung (1) in der Scheitellinie (S) unter einem stumpfen Winkel, vorzugsweise 120 Grad, schneiden, gebildet wird.

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß an den Enden einer die Stange (5) umschließenden inneren Mantelfläche (leider Dichtung (1) jeweils eine Dichtlippe ausgebildet ist, die von einer inneren und einer äußeren Flankenfläche (Icbzw. 1 e und 1 b bzw. 1 F) begrenzt ist, wobei diese Kegelmantelflächen sind, die sich im ausgebauten Zustand der Dichtung (1) unter einem Winkel von annähernd 90 Grad .n eine·: zweiten bzw. dritten Scheitellinie (A bzw. Beschneiden.

4. Dichtung nach einem de. Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (1*) der ausgebauten Dichtung (1) im wesentlichen radial nach außen gegenüber ihrer Kontur im eingebauten Zustand vergrößert ist.