DE8907605U1

DE8907605U1 - Ring seal for sealing the ball body of a rotary ball valve

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Publication number: DE8907605U1
Application number: DE8907605U
Authority: DE
Original assignee: Ficht 8011 Kirchseeon De GmbH
Current assignee: Ficht 8011 Kirchseeon De GmbH
Priority date: 1989-06-21
Filing date: 1989-06-21
Publication date: 1990-10-18
Anticipated expiration: 1999-06-22

Description

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M 1546M1546

- Ringdichtung·zur Abdichtung des Kugelkörpers eines K &ugr; &ogr; e .1 d &idiagr; e'ischiebers -- Ring seal for sealing the ball body of a ball valve -

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ringdichtung nach dem Qhyrbegriff des Anspr.^hs I, The invention relates to a ring seal according to the Qhyr concept of claim I ,

E.me Ringdichtung dieser Art ist in oer DE-OS 36 04 137 beschrieben und dargestellt, ö'«■·;J dieser bekannten Ausgestaltung ist die Ringdichtung in einer Ringnut aufgenommen, die zum Kug^ldr~hschieber hin offen ist. Dabei kann die Ringdichtung in Ebenen angeordnet sein, die sich parallel oder geneigt zur Rotationsachse des Kugeldrehschiebers erstrecken. Irr> Betrieb des Verbrennungsmotors ist die Ringdichtung einer hohen Temperatur ausgesetzt. Diese Temperaturbe.lastjng ist trotz der hohlzylindrischen Wand vorgegeben, die sich zwischen der Ringdichtung und dem Verbrennungsraum in der Regel bis zum Kugelkörper des Kugeldrehschiebers hin erstreckt. Aufgrund dieser hohen Temperaturbelastung ist die Werkstoffauswahl der Dichtungsringe beschränkt, und außerdem führt die hohe Temperatur auch bei temperaturbeständigen Dichtungsringen zu einem erhöhten Verschleiß.A ring seal of this type is described and shown in DE-OS 36 04 137. In this known design, the ring seal is accommodated in a ring groove that is open towards the rotary ball valve. The ring seal can be arranged in planes that extend parallel or inclined to the axis of rotation of the rotary ball valve. When the internal combustion engine is in operation, the ring seal is exposed to a high temperature. This temperature load is predetermined despite the hollow cylindrical wall that extends between the ring seal and the combustion chamber as a rule up to the spherical body of the rotary ball valve. Due to this high temperature load, the choice of material for the sealing rings is limited, and in addition, the high temperature leads to increased wear even with temperature-resistant sealing rings.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ringdichtung der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß der schädliche Temperatureinfluß auf den Dichtungsring vermindert wird .The invention is based on the object of designing a ring seal of the type specified at the beginning in such a way that the harmful temperature influence on the sealing ring is reduced.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 16 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 1 and 16 respectively.

Bei beiden erfindungsgemäQen Ausgestaltungen gemäß Anspruch 1 und 16 erfolgt bei einfacher und kostengünstiger Ausgestaltung eine wirksame Kühlung der Dichtungsringe. Bei der Ausgestaltung nach Anspruch i wirLi die Kühlung unmittelbar auf die Dichtungsringe, bei der nach Anspruch 16 mittelbar. .,dfgrund der erfindungsgemüßen Ausgestaltung können auch weniger temperatur feste Dichtungsringe wie Gummi oder Kunststoff eingesetzt werden,und es wird die Lebensdauf-: erhöht, da die Dichtungsring.:; bei zum einen niederigerer uno zum anderen gleichmäßigerer Temperatur arbeiten.In both embodiments of the invention according to claims 1 and 16, effective cooling of the sealing rings takes place in a simple and cost-effective design. In the embodiment according to claim 1, the cooling is applied directly to the sealing rings, while in the embodiment according to claim 16 it is applied indirectly. Due to the embodiment according to the invention, sealing rings that are less resistant to temperature, such as rubber or plastic, can also be used, and the service life is increased, since the sealing rings operate at a lower and a more uniform temperature.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, die zu einer einfachen und kostengünstigen Bauweise, einer verbesserten Kühlung, einer einfachen Montage bzw. Demontage, einer verbesserten Abdichtung und/oder verbesserten Lagerung der Ringdichtung beitragen, sind in den Unteransprüchen beschrieben .Advantageous further developments of the invention, which contribute to a simple and cost-effective design, improved cooling, simple assembly or disassembly, improved sealing and/or improved storage of the ring seal, are described in the subclaims.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in einer Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels naher erläutert.The invention is explained in more detail below using a preferred embodiment shown in a drawing.

Cs zeigt:Cs shows:

Fig. 1 einen Zylinderkopf eines mittels eines im Zylinderkopf gelagerten Kugeldrehschiebers gesteuerten Verbrennungsmotors mit einer erfindung &ogr; gemäßen Ringdichtung zur Abdichtung des Kugelkörpers des Kugeldrehschiebers gegenüber dem Zylinderkopf im axjaien Schnitt;Fig. 1 shows a cylinder head of an internal combustion engine controlled by means of a rotary ball valve mounted in the cylinder head with an annular seal according to the invention for sealing the spherical body of the rotary ball valve relative to the cylinder head in axial section;

Fig. 2 die Dichtungsanordnung im axialen Schnitt in vergrößerter Darstellung.Fig. 2 shows the sealing arrangement in axial section in an enlarged view.

V &ogr; &eegr; dem mit 1 bezeichneten Zylinderkopf des nicht dargestellten Verbrennungsmotors ist 1 ed &igr; g 1 &igr; rli der den Kuqelcl r &rgr; hi; c h &igr; obe &igr; 2 lagernde Teil da r grn t e 1 1 t , dor längs &Iacgr;&tgr; Mittelachse den K ti g e 1 d r e h s e h &igr; e b e r s 2 geteilt ist und nus einem Unterteil 1.1 und Oberteil 1.2 beruht.In front of the cylinder head of the internal combustion engine (not shown) designated 1, there is the part that supports the ball head 1 above 2, which is divided along the central axis of the ball head 1 above 2 and is made up of a lower part 1.1 and an upper part 1.2.

Der Kuge .1 dreh'-'.'h j ebe r 2 besteht aus einem Kugelkörper 3 und zwei sich seitlich und rotationssymmetrisch an diesem anschließende I agerzapf^pn U, 5, die in tage !'bohrungen 6,7 mittels geeigneten Wälz- oder Gleitlagern gelagert sind. Der Zylinderkopf 1 umgibt den Kugelkür per 3 mit einer entsprechend der Kugelfläche 8 gekrümmten konkaven Kugelfläche ■' &eegr; der Kugelflächenabschnitten, die in die Lagerung des Kugelkörprrs einbezogen oder davon freigestellt sein kann. D.h., im ersten Fall liegt der Kugelkörper 3 mit seiner konvexen Kugelfläche 8 an der konkaven Kugelfläche 9 dps Zylinderkopfes 1 an, während im zweiten Fall ein geringer Spalt zwischen den Kugel flächen 8.9 vorhanden ist. wodurch, die konkave Kugelfläche 9 von der Lagerung des Kugelkörpers freigestellt ist.The ball head 2 consists of a spherical body 3 and two bearing ^pins 5 which are laterally and rotationally symmetrically connected to it and which are mounted in bores 6,7 by means of suitable roller or plain bearings. The cylinder head 1 surrounds the spherical body 3 with a concave spherical surface (= of the spherical surface sections) curved in accordance with the spherical surface 8, which can be included in the mounting of the spherical body or can be exempt from it. This means that in the first case the spherical body 3 rests with its convex spherical surface 8 on the concave spherical surface 9 of the cylinder head 1, while in the second case there is a small gap between the spherical surfaces 8, 9, whereby the concave spherical surface 9 is exempt from the mounting of the spherical body.

im Kugeldrehschieber 2 erstrecken sich ein Zuruhrungskanal und ein Abführungskanal 12 für Verbrennungsluft b &zgr; im . ein Verbrennungsluftgemisch und die Abgase, wobei die Zuführungsund Ab f^;-hrungskanäle 11,12 voneinander getrennt sind.im mittler Bereich des Kugelkörpers 3 an dessen Kugelfläche B münden bzw beginnen und nach einer Krümmung axial durch die Lagerzapfen -, 5 verlaufen und in nicht dargestellter Weise mit einer Zuführungsleitung und einer Abführungsleitung für die Verbrennungsluft bzw. die Abgase in Verbindung stehen. Die Öffnungen des Zuführungskanals 11 und des Abführungskanals 12 im Kugelkörper 3 sind mit 13 und 14 bezeichnet. Diesein the rotary ball valve 2, a supply channel and a discharge channel 12 for combustion air b ζ in . a combustion air mixture and the exhaust gases extend, whereby the supply ^and discharge channels 11,12 are separated from each other. in the middle area of the spherical body 3 at its spherical surface B open or begin and after a curve run axially through the bearing pins -, 5 and are connected in a manner not shown with a supply line and a discharge line for the combustion air or the exhaust gases. The openings of the supply channel 11 and the discharge channel 12 in the spherical body 3 are designated 13 and 14. These

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Ul fnungen 13, IA befinden sich in einer mittleren Rotationszone, die s i r Ii i in fie re ich des vom KugeJk&udigr;rpers 3 begrenzten Verbrennungsraum &tgr;, ]5 des Zylinderkupfes 1 befindet. Im Zylinderkopf 1 und/oder auch im Kugel drehschieber 2 verlaufen Kühlmittel-&ugr; &eegr; rl /oder Schmiermittelkanäle, zur Kühlung und/oder Schmierung von bestimmten Stellen des Zylinderkopfes 1 bzw. Kugeldrehschiebers 2, insbesondere von tagerstellen. Mit 10 ist ein Sch raubentrieb als Drehantrieb für den K&ugr;gel drehschieber dargestellt, der in Abhängigkeit der Drehzahl des Verbrennungsmotors gesteuert ist.The openings 13, 1A are located in a central rotation zone, which is located in the center of the combustion chamber τ, ]5 of the cylinder head 1, which is delimited by the spherical body 3. Coolant channels or lubricant channels run in the cylinder head 1 and/or in the rotary ball valve 2, for cooling and/or lubricating certain points on the cylinder head 1 or rotary ball valve 2, in particular contact points. 10 represents a screw drive as a rotary drive for the rotary ball valve, which is controlled depending on the speed of the combustion engine.

Zur Abdichtung des Verbrennungsraumes 15 ist (ine Ringdichtung 16 vorgesehen, die durch einen Ringkörper 17 mit einer Dichtungsflache 18 gebildet ist, der in einer den Verbrennungsraum 15 umgebenden Ringnut 19 angeordnet ist, die zum Kugelkörper 3 hin offen ist. Innenseitig ist somit die Ringnut 19 von einpr vorzugsweise hohlzylindrisehen Wand 21 begrenzt, die sich bis zur konvexen Kugelfläche P des Kugelkörpes 3 erstreckt. Die Ringdichtung 16 wirkt mit den Ringzoien 22.1, 22.2 der Kugelfläche 8 des Kugelkörpers 3 zusammen, die sich zu beiden Seiten der Öffnungen 13,IA und des Verbrennungsraumes 15 befinden. Die dem Verbrennungsraum 15 abgswandte Seite des Ringkörpers 17, d.h., die dem Lager des Kugeldrehschiebers 2 zugewandte Außenseite des Ringkörpers, auf der sich ein Freiraum, ein Spalt oder auch ein Gieitspiel zwischen dem Kugelkörper 3 und dem Zylinder-Untertsil 1,1.1 befinden k^nn, ist mit 20 bezeichnet. Der Ringkörper 17 ist mit radialem Spiel Sr., Sr&ldquor; in der Ringnut 19 aufgenommen, von denen vorzugsweise das Spiel Sr. unter Berücksichtigung des Größenverhä1tnisses kleiner ist als das Spiel Sr&ldquor; vSr < S r _ ) . Infolgedessen vermag er sich radial und axial in der Ringnut 19 geringfügig zu bewegen, um sich an auf Temperatureinflüsse beruhende Längen- bzw. Positionsveränderungen der Kugel anpassen zu können. Bewegungsmitteipunkt des Ringes ist jedoch ausschließlich Mittelpunkt 25 des Kugelkörpers 3.To seal the combustion chamber 15, a ring seal 16 is provided, which is formed by a ring body 17 with a sealing surface 18, which is arranged in an annular groove 19 surrounding the combustion chamber 15, which is open towards the ball body 3. On the inside, the ring groove 19 is thus delimited by a preferably hollow cylindrical wall 21, which extends to the convex spherical surface P of the ball body 3. The ring seal 16 interacts with the ring zones 22.1, 22.2 of the spherical surface 8 of the ball body 3, which are located on both sides of the openings 13, 1A and the combustion chamber 15. The side of the ring body 17 facing away from the combustion chamber 15, i.e. the outside of the ring body facing the bearing of the ball rotary valve 2, on which there is a free space, a gap or also a The sliding clearance between the ball body 3 and the cylinder base 1,1.1 is designated 20. The ring body 17 is received in the ring groove 19 with radial clearance Sr., Sr&rdquor;, of which the clearance Sr. is preferably smaller than the clearance Sr&rdquor; taking into account the size ratio (vSr < S r _ ). As a result, it can move slightly radially and axially in the ring groove 19 in order to be able to adapt to changes in the length or position of the ball due to temperature influences. The center of movement of the ring is, however, exclusively the center 25 of the ball body 3.

Dei' Ratiykurjjci X7 ist aw sciiici iauioicn A U G &egr; &Pgr; f I G C h &egr; 26 und seiner radialen Innenfläche 27 gegenüber der zylindrischen Innenfläche 28 und der zylindrischen Außenfläche 29 der Ringnut 19 bzw. des Zylinderkopfes 1 abgedichtet. Hierzu sind Ringnuten 31,32 in der zylindrischen Außenfläche 26 und der zylindrischen Innenfläche 27 des Ringkörpers 17 vorqcsehen und zwar vorzugsweise in der Nähe seines den Kugelkörper 3 abgewandten Endes, in denen Dichtungsringe 33,34, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel O-Ringe. eingesetzt sind.The ratio curve X7 is sealed by the radial inner surface 26 and its radial inner surface 27 relative to the cylindrical inner surface 28 and the cylindrical outer surface 29 of the annular groove 19 or the cylinder head 1. For this purpose, annular grooves 31, 32 are provided in the cylindrical outer surface 26 and the cylindrical inner surface 27 of the annular body 17, preferably in the vicinity of its end facing away from the spherical body 3, in which sealing rings 33, 34, O-rings in the present embodiment, are inserted.

Die Tiefe t der Ringnut 19 ist so groß bemessen, daß zwischen ihrem Nutgrund 35 und dem Ringkörper 17 ein freier Ringraum 36 vorhanden ist, in cieiTi eine Druckfeder, Vorzugs w &egr; &igr; &xgr; c eine Wellfeder 37 angeordnet ist. die den Ringkörper 17 gegen die Kugelfläche 8 vorspannt.The depth t of the annular groove 19 is dimensioned so large that a free annular space 36 is present between its groove base 35 and the annular body 17, in which a compression spring, preferably a wave spring 37, is arranged, which prestresses the annular body 17 against the spherical surface 8.

Da die sich zwischen der Ringnut 19 bzw. der Ringdichtung und dem Verbrennungsraum 15 erstreckende Wand 21 im Betrieb des Verbrennungsmotors hohen Temperaturen ausgesetzt ist, ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Schutzvorrichtung zum Schutz des inneren Dichtungringes 33 vorgesehen. Diese Schutzvorrichtung wird durch eine Hülse 38 gebildet, die auf der zylindrischen Außenfläche 29 der hohlzylindrischen Wand 21 in einer Position, in der sie gegen den NutgrundSince the wall 21 extending between the annular groove 19 or the ring seal and the combustion chamber 15 is exposed to high temperatures during operation of the internal combustion engine, a protective device is provided in the present embodiment to protect the inner sealing ring 33. This protective device is formed by a sleeve 38, which is mounted on the cylindrical outer surface 29 of the hollow cylindrical wall 21 in a position in which it rests against the groove base.

gesetzt ist, befestigt, vorzugsweise aufgeschrumpft ist. Aut ihrer Innenseite weist die Hülse 38 eine Ringnut !>'-) auf, die entweder zum Nutgrund 3'< ausläuft odpr dun h wenigstens zwei axiale Kanäle h] mit d:rr, er Stirnseite der ilülsr 38 in Verbindung steht. An ihrem 'vutgrund 39 angewandten, bzw.dem Kugelkorpr' 3 zugewandten Ende ist dip Außenkante der Hül:; r 38 &pgr; hg <· &tgr; oh ragt, damit die Ringdichtung i'. leicht aufgeschoben werden kann.is placed, fastened, preferably shrunk on. On its inside, the sleeve 38 has an annular groove (1>'-) which either runs out to the groove base 3'< or is connected to the front side of the sleeve 38 via at least two axial channels (h) . At its end facing the base 39 or the ball body 3, the outer edge of the sleeve 38 protrudes π hg <· τ oh so that the ring seal (i'.) can be easily pushed on.

Infolgedessen bestehen an der Ringdichtung 16 zwei vorzugsweise voneinander getrennte Ringkühlkanäle '&ugr;,39, di^r durch beim &ngr;urlierunden Ausführungsbeispiel axial < lcrbindüngskanäle ÜU,ä' an zwei Stellen des Umfangs dei Ringdichtung vorzugsweise an zwei diametral gegenüberliegenden Steilen, mit vorzugsweise radialen Zuführungs- bzw. Anführungsk < &eegr; ä 1 e &eegr; äG,ü7 verbunden sind, die sich jeweils im Zylinderkopf 1 radial einwrrts erstrecken und an einen nicht dargestellten Kühlkreislauf angeschlossen sind.As a result, there are two preferably separate ring cooling channels 'U,39' on the ring seal 16, ^which are connected by axial connecting channels ÜU,ä' at two points on the circumference of the ring seal, preferably at two diametrically opposite locations, with preferably radial supply or guide channels ÜG,ü7 , which each extend radially inward in the cylinder head 1 and are connected to a cooling circuit (not shown).

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der Ringkörper 17 aus drei Teilen, nämlich dem eigentlichen Dicn'cungsring 5 einem diet en spielfrei umgebenden Trägerring 51 und eint'i Gegenlager:ing53, der an der dem Kucelkörper 3 abgesandten Stirnfläche des Dichtungsringes 51 anliegt. Der T r ? g e r r r&igr; r^: 52 übergreift die dem Kugelkörper 3 zugewandte Stirnseite 3^ des Dic&tgr;tungsringes 51 mit einem Schulteransaiz 55. der in Anpassung an die Kugelfläche 8 abgeschrägt ist und bei Anlage des Dichtungsringes 51 an der Kugelfläche 8 einen Abstand von dieser aufweist.In the present embodiment, the ring body 17 consists of three parts, namely the actual sealing ring 5, a carrier ring 51 surrounding it without play, and a counter bearing ring 53 which rests on the end face of the sealing ring 51 facing the ball body 3. The carrier ring 52 overlaps the end face 3 of the sealing ring 51 facing the ball body 3 with a shoulder attachment 55, which is beveled to match the spherical surface 8 and is at a distance from the spherical surface 8 when the sealing ring 51 rests on the spherical surface 8.

Die zylindrische Außenfläche 26 und die Ringnut 32 mit dem Dichtungsring 34 sind am Trägerring 52 vorhanden, während die zylindrische Innenfläche 27 mit der Ringnut 31 und cemThe cylindrical outer surface 26 and the annular groove 32 with the sealing ring 34 are present on the carrier ring 52, while the cylindrical inner surface 27 with the annular groove 31 and cem

Dichtungsring 3 3 am Gegenlagerring 53 vorhanden sind. Der Innendurchmesser d,. des Dichtungsringes 51 ist kleiner bemessen, als der Inne durchmesser ö-, des Gegenlagerrings 53, wobei diese beiden Ringe jeweils von etwa rechteckigen oder quadratischen Querschnitt sind. Hierdurch ist eine Ring-Schulterfläche 56 am inneren Rand der dem Kugelkörper 3 abgewandten Stirnseite des Dichtungsrings 51 gebildet. Die Bemessung ist so getroffen, daß zwischsn dem Dichtungsring 51 und der zylindrischen Wand 21 sowie zwischen dem Dichtungsring 51 und dem ihm zugewandten Ende der Hülse 38 ein Ringspalt S, besteht.Ein dünner Ringspalt S2 besteht auch zwischen der zylindrischen Wand 21 und der Kugelfläche 8 des Kugelkörper 3.Sealing ring 3 3 are present on the counter bearing ring 53. The inner diameter d,. of the sealing ring 51 is smaller than the inner diameter ö-, of the counter bearing ring 53, whereby these two rings each have an approximately rectangular or square cross-section. This forms a ring shoulder surface 56 on the inner edge of the end face of the sealing ring 51 facing away from the spherical body 3. The dimensioning is such that an annular gap S, exists between the sealing ring 51 and the cylindrical wall 21 and between the sealing ring 51 and the end of the sleeve 38 facing it. A thin annular gap S2 also exists between the cylindrical wall 21 and the spherical surface 8 of the spherical body 3.

Das Dichtungselement 18 des Dichtungringes 51 wird durch eine Fase 59 an der der Kugelflache 8 zugewandten Innenkante des Dichtungringes 51 gebildet, wobei die Fase 59 eine Schräg fläche oder eine an die Kugelfläche 8 angepaßte konkave Krümmungsfläche sein kann.The sealing element 18 of the sealing ring 51 is formed by a chamfer 59 on the inner edge of the sealing ring 51 facing the spherical surface 8, wherein the chamfer 59 can be an inclined surface or a concave curved surface adapted to the spherical surface 8.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiei weisen der Dichtungsring 51 und der Gegenlagerring 53 gleiche Außendurchmesser auf, und sie sind spielfrei an der zylindrischen innenfläche 61 des Trägerrings 52 aufgenommen, vorzugsweise eingepreßt. Vorzugsweise sind der Trägerring 52 und der Gegen lagerring 53 starr miteinander verbunden, z.B. durch Löten oder eine Schweißung an der mit 62 bezeichneten Stelle. Beim vorliegende Ausführungsbeispiel überragt der Gegenlagerring 53 den Trägerring 52 an der dem Kugelkörper 3 a b y <_·wandten Seite, wobei die WeI!feder 37 den Cegenlagerring 53 umgibt und gegen das ihr zugewandte Stirnendr des Trägerrings 5 7 drückt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel bestehen der Trägerrinn 52In the present embodiment, the sealing ring 51 and the counter bearing ring 53 have the same outer diameter, and they are accommodated without play on the cylindrical inner surface 61 of the carrier ring 52, preferably pressed in. Preferably, the carrier ring 52 and the counter bearing ring 53 are rigidly connected to one another, e.g. by soldering or welding at the point marked 62. In the present embodiment, the counter bearing ring 53 projects beyond the carrier ring 52 on the side facing the spherical body 3, whereby the wave spring 37 surrounds the counter bearing ring 53 and presses against the end face of the carrier ring 57 facing it. In the present embodiment, the carrier ring 52

und der Gegenlagerring 53 vorzugsweise aus Stahl, während der Dichtungsring 51 aus Kohle oder Keramik bestehen kann.and the counter bearing ring 53 is preferably made of steel, while the sealing ring 51 can be made of carbon or ceramic.

Im Betrieb des Verbrennungsmotors bewirkt der KühlkreislaufWhen the combustion engine is operating, the cooling circuit

sine Strömung des Kühlmsdiums, vorzugsweise Kühlöles, die |sine flow of the cooling medium, preferably cooling oil, the |

sich jeweils vom 7¹J f ührup.gskanal 46 durch die Ringkühl-from the 7 ¹ J flow channel 46 through the ring cooling

kanäle 36,39 zum Abführungskanal 47 erstreckt. Hierdurch Schannels 36,39 to the discharge channel 47. This S

wird die Ringdichtung 16 gekühlt und/oder geschmiert, je t the ring seal 16 is cooled and/or lubricated, depending on

nach Verwendung eines Kühl- und/oder Schmiermittels. |after using a coolant and/or lubricant. |

Aufgrund des vorhandenen Ringspaltes S&ldquor; zwischen der zylindrischen Wand 21 und der Kugelfläche 8 sowie der Spalte S, und Sr. pflanzt sich im Betrieb des Verbrennungsmotors der Verbrennungsdruck bis zur Innenseite der Ringdichtung 16 fort. Aufgrund von Fertigungstoleranzen vermag dieser Verbrennungsdruck auch an der Dichtungsfläche 59 des Dichtungsringes 51 wirken, wodurch sich eine durch einen Pfeil F. bezeichnete Kraft ergibt, deren Axialkomponente der von der Wellfeder 37 aufgebrachten Vorspannungskraft F&ldquor; entgegenwirkt. Aufgrund der vorhandenen Ringspalte S &ldquor; , S, und Sr. vermag der Verbrennungsdruck in abgeschwächter Weise auch gegen den Dichtungsring 33 zu wirken, wodurch sich eine axiale Kraft F, ergibt, die ebenfalls gegen die VorSpannkraft F &ldquor; wirkt. Zwecks Vergleichmäßigung der wirksamen Vorspannkraft ist deshalb eine verbrennungsdruckabhängige zusätzliche Vorspannkraft erwünscht. Dies wird durch die Ring-Schulterf1äche 56 erreicht, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel am Dichtungsring 51 ausgebildet ist. Der Verbrennungsdruck erzeugt an der Ring-Schulterfläche 56 eine Vorspannkraft F^, die die Vorspannkraft F&ldquor; der Wellfeder 37 unterstützt. Vorzugsweise ist die Ring-Schulterfläche 56 so groß bemessen, daß die Vorspannkraft F, gleich oder größer ist, a]s die wirksame resultierende Kraft aus den Kräften F. und F ,Due to the existing annular gap S" between the cylindrical wall 21 and the spherical surface 8 as well as the gaps S, and Sr., the combustion pressure propagates to the inside of the ring seal 16 during operation of the internal combustion engine. Due to manufacturing tolerances, this combustion pressure can also act on the sealing surface 59 of the sealing ring 51, resulting in a force indicated by an arrow F., the axial component of which counteracts the preload force F" applied by the wave spring 37. Due to the existing annular gaps S", S, and Sr., the combustion pressure can also act against the sealing ring 33 in a weakened manner, resulting in an axial force F,, which also counteracts the preload force F". In order to equalize the effective pre-tensioning force, an additional pre-tensioning force dependent on the combustion pressure is therefore desired. This is achieved by the ring shoulder surface 56, which in the present embodiment is formed on the sealing ring 51. The combustion pressure generates a pre-tensioning force F^ on the ring shoulder surface 56, which supports the pre-tensioning force F" of the wave spring 37. The ring shoulder surface 56 is preferably dimensioned so large that the pre-tensioning force F, is equal to or greater than the effective resulting force from the forces F. and F,

Claims

M 1546/V/ecM 1546/V/ec

ANSPRÜCHEEXPECTATIONS

1. Singdichtung (16) &lgr;^,&igr; Abc-chtung des Kugelkörpers (3) eines in einem Zylinderkopf (1) sires Verbrennungsmotors drehbar gelagerten, den Verbrennungsraum (15) begrenzenden Kugeldrehschiebers (2),1. Singing seal (16) λ^,&igr; Abc-chtung of the spherical body (3) of a rotary ball valve (2) which is rotatably mounted in a cylinder head (1) of an internal combustion engine and delimits the combustion chamber (15),

bestehend aus einem Ringkörper (17) mit einem Dichtungselement ('· 9) , der in einer zum Kugelkörper (3) offenen Ringnut (19) de i Zylinderkopfes (1) aufgenommen ist, wobei zwischen dem Ringkörper (17) und der Wand der Ringr>ut (19) ein Dichtungsring (3A) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, consisting of an annular body (17) with a sealing element ('· 9) which is accommodated in an annular groove (19) of the cylinder head (1) which is open to the spherical body (3), a sealing ring (3A) being arranged between the annular body (17) and the wall of the annular groove (19), characterized in that

daß die Ringnut (19) an zwei vorzugsweise einander diametral gegenüberliegenden Stellen mit einem Kühlmittelkreislauf (46,47) verbunden ist und diese Verbindungsstellen (45) durch jeweils einen zwischen dem Ringkörper (17) und der Wandung der Ringnut (19) wirksamen Dichtungsring (33,34) zum Verbrennungsraum (15) hin und zur dem Verbrennungsraum (15) abgewandten Seite (20) hin abgedichtet sind.that the annular groove (19) is connected to a coolant circuit (46, 47) at two preferably diametrically opposite points and these connection points (45) are sealed by a sealing ring (33, 34) acting between the annular body (17) and the wall of the annular groove (19) towards the combustion chamber (15) and towards the side (20) facing away from the combustion chamber (15).

2. Ringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe (33,34) an den zylindrischen Außen- und Innenflächen (26,27,28,29) der Ringnut (19) und des Ringkörpers (17) angeordnet sind.2. Ring seal according to claim 1, characterized in that the sealing rings (33,34) are arranged on the cylindrical outer and inner surfaces (26,27,28,29) of the annular groove (19) and the annular body (17).

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3. Ringdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daS die Dichtungsringe (33,34) aus elastischem Material bestehen, vorzugsweise O-Ringe sind, und in insbesondere im Ringkörper (17, vorgesehenen Ringnuten (31,32) aufgenommen sind.3. Ring seal according to claim 2, characterized in that the sealing rings (33, 34) consist of elastic material, are preferably O-rings, and are accommodated in ring grooves (31, 32) provided in particular in the ring body (17).

4. Ringdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (31,32) an den zylindrischen Außen- und Innenflächen (26,27) des Ringkörpers (17) angeordnet sind.4. Ring seal according to claim 3, characterized in that the annular grooves (31,32) are arranged on the cylindrical outer and inner surfaces (26,27) of the ring body (17).

5. Ringdichtung nach wenigstens einem der Ansprüche5. Ring seal according to at least one of the claims

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (17) aus einem Dichtungsring (51) und einem Trägerring (52) besteht, wobei der Dichtungsring (51, an der zylindrischen Innenfläche (61) des Trägerrings (52) gelagert ist und der Trägerring (52) den Dichtungsring ( 51) frontseitig mit einem vorzugsweise ringförmigen, radial einwärts vorspringenden Ansatz (55) übergreift.1 to 4, characterized in that the ring body (17) consists of a sealing ring (51) and a carrier ring (52), the sealing ring (51) being mounted on the cylindrical inner surface (61) of the carrier ring (52) and the carrier ring (52) engaging over the sealing ring (51) at the front with a preferably annular, radially inwardly projecting projection (55).

6. Ringdichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (51) rückseitig durch einen Gegenlagerr.ing (53) begrenzt ist, der vorzugsweise ebenfalls an der zylindrischen Innenfläche (61. des Trägerrings (52; gelagert ist und mit dem Irägerring (52) starr verbunden, vorzugsweise verlötet oder verschweißt ist.6. Ring seal according to claim 5, characterized in that the sealing ring (51) is delimited at the rear by a counter bearing ring (53) which is preferably also mounted on the cylindrical inner surface (61) of the carrier ring (52) and is rigidly connected to the carrier ring (52), preferably soldered or welded.

7. Ringdichtung nach wenigstens einem dor Ansprüche7. Ring seal according to at least one of claims

1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der die Ringnut (19) innnnseitig begrenzenden zylindrischen Wand (21) und der Kugelfläche (8) deb Kugelkoipers '}) ein Spalt ( S ~ } vorgesehen ist.1 to 6, characterized in that a gap (S ~ } is provided between the cylindrical wall (21) delimiting the annular groove (19) on the inside and the spherical surface (8) of the ball copier ('}) .

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B. Ringdichtung nach wenigstens einem der Ansprüche ! his 7, dadurch gekennzeichnet, daß der RingkörperB. Ring seal according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the ring body

17, /wischen dem Dichtungselement ( 3^g ) und del inn»' &igr; en Ringnut ! '> 1 ) bzw. dem inneren Dichtungsring f 3 ^ ) eine R i &eegr; g - S c h u ] t e r f 1 ä c h e ( ^r> (> ) aufweist , die dem Dichtungsei &rgr; m r &eegr; t ( ^r> 9 ) a b g e w ?&igr; &eegr; d t ist.17, /between the sealing element ( 3 ^g ) and the inner annular groove ( 1 ) or the inner sealing ring ( 3 ^ ) has a ring-seal surface ( ^r > (> ) which is opposite the sealing element ⁽ 9 ).

?. Ringdichtung nach Anspruch O, dadurch gekennzeichnet, daß der sich von der R &igr; ng - Sc hu 1 t e r &Ggr; 1 &eegr; ehe '!""■>) zum DichtungseJement ( 5 9 erstreckende Innenflächenabschnitt des Ringkörpers (17) zylindrisch und eine Differenzfläche, welche durch ei"en größeren Innendurchmesser d. und einen kleineren Innendurchmesser d 2 begrenzt ist, ergibt.?. Ring seal according to claim 0, characterized in that the inner surface section of the ring body (17) extending from the ring seal (11) to the sealing element ( 5 9) is cylindrical and results in a differential surface which is limited by a larger inner diameter d 1 and a smaller inner diameter d 2 .

10. Ringdichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis10. Ring seal according to at least one of claims 1 to

9. dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper 17* oder Dichtungsring &Ggr;> 1 aus Kohle oder Keramik besteht.9. characterized in that the ring body 17* or sealing ring Γ> 1 consists of carbon or ceramic.

11. Ringdichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis11. Ring seal according to at least one of claims 1 to

10. dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement durch eine Fase '59, am frontseitigen Innen rand des Ringkörpers (17; gebildet ist.10. characterized in that the sealing element is formed by a chamfer '59 , on the front inner edge of the annular body (17;

12. Ringdichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis12. Ring seal according to at least one of claims 5 to

11. dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (55) frontsei t i g nach außen divergent abgeschrägt oder gerundet ist.11. characterized in that the projection (55) is bevelled or rounded divergently outwards on the front side.

13. Ringdichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis13. Ring seal according to at least one of claims 1 to

12. dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (17) mit vergrößertem radialem und axialem Bewegungsspiel Sr., Sr&ldquor;; in der Ringnut (19) aufgenommen Ts t.12. characterized in that the annular body (17) is received in the annular groove (19) with increased radial and axial play Sr., Sr&ldquor;; Ts t .

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14. Kingdicht Li ng nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis Ij 14. Kingdicht Li ng according to at least one of claims 1 to Ij

13, rlnriuroh gekennzeichnet, daß &agr; er Ringkörper (17) r 13, rlnriuroh characterized in that &agr; he ring body (17) r

du r el; pine Feder (37' gt'yen die abzudichtende Fläche (8) ,; des luge] kör pt: rs (3) vorgespannt ist.du r el; pine spring (37' gt'yen the surface to be sealed (8),; of the luge] body (3) is prestressed.

13. Ringdichtung nach Anspruch .14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen &pgr; pm Ivni yrunu \ j^r-> ) und dem ihm zugewandter; Stirnende des Ringkurpers .17) ein freier Ring raum (36) vorgesehen ist, in dem eine den Ringkörper (17) beaufschlagende Druckfeder, insbesondere Wellfeder (37), angeordnet ist, die sich am Nutgrund (35) abstützt.13. Ring seal according to claim .14, characterized in that between &pgr; pm Ivni yrunu \ j ^r -> ) and the front end of the ring body (17) facing it, a free ring space (36) is provided, in which a compression spring, in particular a corrugated spring (37), is arranged which acts on the ring body (17) and is supported on the groove base (35).

16. Ringdichtung (16) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder i'j'.'nigstenn einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dem Dichtungsring (33) zugeordneten Bereich der Wand (21! ei" Ringkanal (39) vorgesehen ist. der an zwei vorzugsweise einander diametral gegenüberliegenden Stellen (& 4) mit einem Kühlmittelkreislauf (46,47) verbunden ist. 16. Ring seal (16) according to the preamble of claim 1 or at least one of claims 1 to 15, characterized in that an annular channel (39) is provided in the area of the wall (21) associated with the sealing ring (33), which is connected to a coolant circuit (46, 47) at two preferably diametrically opposite points (44).

17. Ringdichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (39) in dem die Ringnut '19' rndia] innen begrenzenden Wandabschnitt angeordnet ist.17. Ring seal according to claim 16, characterized in that the ring channel (39) is arranged in the wall section delimiting the ring groove '19' on the inside.

18. Ringdichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand .21" oder vorzugsweise der Wand (21) Gegenüberliegend im Ringkörper (17) eine Ringnut , 31) für einen insbesondere flexiblen bzw. elastischen Dichtungsring (33) vorzugsweise in Form eines O-Ringes (33) vorgesehen ist.18. Ring seal according to claim 16 or 17, characterized in that in the wall .21" or preferably the wall (21) opposite in the ring body (17) an annular groove , 31) is provided for a particularly flexible or elastic sealing ring (33), preferably in the form of an O-ring (33).

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19. Ringdichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis ]8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zylindrischen Außenfläche (29) der Ringnut (16) eine Hülse (38) aufgesetzt und vorzugsweise durch Schrumpfen befestigt ist, wobei der Ringkanal (39) 7wischen der zylindrischen Außenfläche (29) und der Hülse (3H). insbesondere an deren Innenseite angeordnet ist.19. Ring seal according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that a sleeve (38) is placed on the cylindrical outer surface (29) of the annular groove (16) and is preferably secured by shrinking, the annular channel (39) being arranged between the cylindrical outer surface (29) and the sleeve (38), in particular on the inside thereof.

20. Ringdichtung nach wenigstens einem der Atisprüche20. Ring seal according to at least one of the claims

l") bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringrauml") to 19, characterized in that the annular space

(36) und /oder Ringkanal (39) an den Kühlkreislauf ,-6,47) angeschlossen sind.(36) and/or ring channel (39) are connected to the cooling circuit (6,47).

21. Ringdichtung nach Anspruch 20. dadurch gekennzeichnet, daß ein Zuführungs- und ein Abführungskanal (46.47· des Kühlkreislaufs durch zwei vorzugsweise einander diametral gegenüberliegende, radiale, sich hinter der Ringnut 19) von außen nach innen erstreckende Bohrungen gebildet sind, die durch bezüglich der Zylinderachse (23 axiale Verbindungskanäle (44,4b) mit dem Ringraum ('36; und/oder dem Ringkanal (39) verbunden sind.21. Ring seal according to claim 20 , characterized in that a supply and a discharge channel (46.47· of the cooling circuit are formed by two preferably diametrically opposed, radial bores extending from the outside to the inside behind the annular groove 19, which are connected to the annular space ('36; and/or the annular channel (39) by connecting channels (44,4b) axial with respect to the cylinder axis (23).