DE2104859A1

DE2104859A1 - Dichtungsanordnung fur zueinander relativ verschiebhche Teile

Info

Publication number: DE2104859A1
Application number: DE19712104859
Authority: DE
Inventors: Rudolf 8000 München M Heller
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH
Current assignee: KNORR BREMSE GmbH
Priority date: 1971-02-02
Filing date: 1971-02-02
Publication date: 1972-08-17
Also published as: FR2124956A5; AT318332B; IT951678B; CH533262A

Description

Ilünchen, den 15.12.1970

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^966-

KKOEE-BEEMSE G.m.b.H. 8 München 13, Moosacherstraße 80

Dichtungsanordnung für zueinander relativ verschiebliche Teile

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung zum Abdichten des Ringspaltes zwischen zwei zylinderischen, konzentrisch ineinander angeordneten und zueinander relativ verschieblichen Teilen, insbesondere für Kolben und Kolbenstangen, wobei das eine Teil eine radial zum anderen Teil · hin offene Ringnut mit rechteckigem Querschnitt aufweist, in welche ein elastischer, den Ringspalt überbrückender A Dichtungsring eingesetzt ist.

Bekannte Dichtungsanordnungen mit elastischen Dichtungsringen, welche von einer die dichtende Anpressung des Überdruckes unterstützenden Wirkung Gebrauch machen und bei welchen der abzudichtende Überdruck dazu verwendet wird, den Ringumfang an eine Gegenfläche zu pressen, so daß die Anpressung etwa der Größe des jeweiligen Überdruckes ent-

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spricht, weisen den Nachteil auf, daß insbesondere zum Abbau dieser Anpressung bei absinkendem, abzudichtenden . Druck, wie es zum Geringhalten der Reibung bei in beiden Richtungen wirksamen Dichtungen notwendig war, aufwendige und komplizierte Mittel erforderlich waren.

Eine bekannte Dichtungsanordnung dieser Art weist eine am Umfang des Dichtungsringes verlaufende und nach der dem jeweils abdichtenden Umfang entgegengesetzten Seite hin "offene Nut auf, welche zu zwei als Rückschlagklappen wirkenden Abschnitten führt, die während eines Druckaufbaues mit den radialen Innenflächen der Ringnut eines Kolbens zusammenwirken und dadurch die dichtende Wirkung des Dichtungsringes unterstützen. Bei einer doppelt wirkenden Punktion der Dichtungsanordnung müssen zwei Dichtungsringe mit...; entsprechenden Entlüftungsbohrungen vorgesehen sein, damit die im Raum an Nutgrund der Dichtungsringe eingefangene Druckluft durch besondere Kanäle wieder entweichen und die zusätzliche Vorspannung abgebaut werden kann.

Ferner ist eine Dichtungsanordnung bekannt geworden, deren Dichtungsring zur offenen Seite der radialen Ringnut hin einen größeren Querschnitt aufweist als an der dem ITutgrund zugekehrten Seite. Durch seine symmetrische oder unsymmetrische Querschnittsform ergibt sich der Nachteil, daß dieser Dichttungsring sich im wesentlichen nur für eine einseitig wirk-

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same Dichtungsanordnung eignet. .Dadurch, daß sich derartige Dichtungsringe nach der Nutgrundseite hin verjüngen, ist weiterhin keine selbstzentrierende Wirkung gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es ohne aufwendige Mittel eine Dichtungsanordnung mit einem Dichtungsring zu schaffen, welche in beiden Richtungen wirkend ausbildbar ist und g

welche von der dichtenden Anpressung des Überdruckes unterstützenden Wirkung Gebrauch macht, ohne dabei seine Punktionstüchtigkeit zu mindern.

Die Aufgabe der Erfindung wird in der Weise gelöst, daß der im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt aufweisende Dichtungsring an seinen seitlichen Begrenzungsflächen zumindest eine in Umfangsrichtung verlaufende, axial offene Ringnut aufweist, deren dem anderen leil abgewandte Seitenfläche als Kegelstumpfmantelflache ausge- j| bildet ist, wobei die Kegelstumpfmantelflache mit der an ihr anliegenden seitlichen Begrenzungsfläche des Dichtungsringes unter Bildung einer Dichtungslippe einen spitzen Winkel einschließt und die zur Öffnung der radial offenen Ringnut v/eisende Dichtungslippe an einer radialen Seitenwandung der Ringnut anliegt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung

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dargestellt. Es zeigt

Pig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Dichtungsring im in einen Kolben eingebauten, nicht beaufschlagten Zustand.

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Kolben mit einem in Pfeilrichtung von rechts beaufschlagten Dichtungsring gemäß der Erfindung.

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Kolben mit einem - . in Pfeilrichtung von links beaufschlagten Dichtungsring♦

Pig. 4 einen Schnitt durch einen Kolben mit einem in Pfeilrichtung von rechts beaufschlagten Dichtungsring mit verlängertem Mittelsteg.

Pig. 5 einen Schnitt durch einen mit Dichtungsanordnungen gemäß der Erfindung abgedichteten doppeltwirkenden Zylinder.

Gemäß Fig. 1 ist in einem Zylinder 1 ein Kolben 2 geführt, welcher eine radial zum Zylinder 1 hin offene Ringnut 3 mit rechteckigem Querschnitt aufweist, in der ein elastischer, den Ringspalt 4 überbrückender Dichtungsring 5 vorgesehen ist. Der Dichtungsring 5 weist an seinen seitlichen Begren-

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zungsflächen 6 und 6¹ je eine in Umfangrichtung verlaufende, axial offene Ringnut 7 und 7' auf, deren dem Zylinder 1 abgewandte Seitenflächen als Kegelstumpfmantelflächen 17 und 17^f ausgebildet sind und mit den an sie anliegenden seitlichen Begrenzungsflächen 8 und 8' einen spitzen Y/inkel 10 einschließen und unter Bildung je einer Dichtungslippe 9 und 9' an den radialen Seitenwandungen 11 und 11· der Ringnut 3 anliegen. Die Dichtungslippen 9 und 9' liegen

, dabei im nicht beaufschlagten Zustand des Dichtungsringes * 5 federnd an je einer radialen Seitenwandung 11 und 11' der Ringnut 3 an und halten auf diese Wiese den Dichtungs-

. ring 5 in einer selbstzentrierenden Mittellage. Die axial offene Ringnut 7 und 7' sind durch einen parallel zur radialen. Mittelebene des Dichtungsringes 5 verlaufenden Mittelsteg 12 des Dichtungsringes 5 voneinander getrennt. Der Mittelsteg 12 ist dabei als ein in radialer Richtung wirkender Dehnungsabschnitt ausgebildet, dessen Dehungsbereich auf die maximale Druckhöhe abgestimmt ist, so daß bei hohen ύ Drücken die größte Anpreßkraft der radial äußeren Begrenzungsfläche 15 des Dichtungsringes 5 mit der Zylinderfläche 1 erreicht wird ohne dabei die Schmierfilmaufbereitunn zu unterbrechen. Der Dichtungsring 5 weist an seinen radial äußeren Teil je eine seitliche Begrenzungsfläche 6 und 6' . auf, die mit den radialen Seitenwandungen 11 und 11' der Ringnut 3 je einen radialen Ringspalt 16 und 16¹ bilden, von denen der Ringspalt 16 mit der axial offenen Ringnut 7

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und der Ringspalt 16' mit der axial offenen Ringnut 7¹ verbunden ist. Der Dichtungsring 5 liegt mit seiner radial äußeren Ringfläche 15 am Zylinder 1 und mit seiner radial inneren Ringfläche 14 am Nutgrund 13 mit bestimmter Vorspannung an und nimmt in der beschriebenen Lage seine betriebsbereite Stellung ein.

Erfolgt nun eine Beaufschlagung des Dichtungsringes 5 in Pfeilrichtung von rechts gemäß Fig. 2, so strömt das Druckmedium über den axialen Ringspalt 4 und den radialen Ringspalt 16 in die axial offene Ringnut 7 ein und baut in diesen Räumen einen ^Druck auf, wobei es für die Punktionstüchtigkeit des Dichtungsringes 5 belanglos ist, ob sich der Druck nur langsam oder schnell aufbaut. Entsprechend der Größe des Druckaufbaues wird über die Kegelstumpfmantelfläche 17 die Dichtungslippe 9 an die Seitenwandung 11 und über, die seitliche Begrenzungsfläche 6 der Dichtungsring 5 mit seiner seitlichen Begrenzungsfläche 6' an die Seitenwandung 11' der radialen Ringnut 3 gedruckt, wobei im mittleren Druckbereich der Mittelsteg 12 noch keine Funktion ausübt. Steigt der Druck jedoch weiterhin an, beginnt sich innerhalb seines vorbestimmten Toleranzbereiches der Mittelsteg 12 in radialer Richtung zu dehnen bei gleichzeitiger Ausbuchtung in axialer Richtung gemäß Fig. 4 bis die seiner Beaufschlagungsrichtung entgegengesetzte Begrenzungsfläche 18 an die radiale Seiten-

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wandung 11' der Ringnut 3 angedrückt wird. Damit ist der maximale Anpreßdruck der radial äußeren Ringfläche 15 des Dichtungsringes 5 an die Zylinderfläche 1 erreicht. Die Anpresskraft des Dichtungsringes 5 ist dabei so bemessen, daß

. bei maximaler Druckhöhe die Schmierfilmaufbreitung durch die Reibung zwischen der äußeren Ringfläche 15 und der Zylinderfläche 1 nicht unterbrochen wird. Ein Übertreten des Druckmediums zum Hutgrund 14 der radialen Ringnut 3

,wird auch bei maximaler Druckhöhe durch die ihrer Beauf- '

schlagungsrichtung entgegenstehende Dichtungslippe 9 verhindert.

■ Bei einer anschließenden Entlüftung entweicht der aufgebaute Druck über den Ringspalt 4 und der Dichtungsring 5 kehrt infolge seiner durch die Dichtungslippen 9 und 9^l bewirkten Selbstzentrierung in eine betriebsbereite Mittellage zurück und nimmt wieder seine in Fig. 1 dargestellte, ursprüngliche Ausgangsstellung ein. ύ

In Fig. 3 ist eine Dichtungsanordnung dargestellt, bei welcher der Dichtungsring 5 in Pfeilrichtung von der entgegengesetzten Seite beaufschlagt ist und wobei seine Punktionen sinngemäß in der vorstehend geschilderten Weise ge-.mäß Fig. 2 erfolgen. Der Dichtungsring 5 wird dabei mit seiner radialen Begrenzungsfläche 6 an die Seitenwandung 11 und die Dichtungslippe 9' an die Seitenwandung 11' der

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Ringnut 3 gedrückt. Eine Entlüftung erfolgt ebenfalls über den Ringspalt 4·.

Gemäß der Erfindung kann die Dichtungsanordnung in vorteilhafter Weise auch angewendet werden, wenn von beiden Seiten gleichzeitig oder wechselweise beaufschlagt wird. Es ist dabei für die Funktionstuchtigkeit des Dichtungsringes 5 ohne Belang, ob der Überdruck zu beiden Seiten gleich groß ist oder differiert. Zu einer unzulässigen Verlagerung des Dichtungsringes 5 kann es auch bei großen Druckdifferenzen nicht kommen, weil die dem Überdruck ausgesetzten Flächen 17 und 17* nicht nur die dichtende Anpressung der Dichtungslippen 9 und 9' unterstützen, sondern gleichzeitig eine Zentrierung des Dichtungsringes 5 bewirken. Darüberhinaus verhindern die Dichtungslippen 9 und 9¹ ein Übertreten des Druckmediums zum Nutgrund 14- und damit ein ungewolltes Hinausdrücken des Dichtungsringes 5 in radialer Richtung aus der Ringnut 3 des Kolbens 2, wenn der Kolben 2 aus dem Zylinder 1 austritt.

Fig. 5 zeigt eine weitere vorteilhafte Anwendungsform des Dichtungsringes 5 in einer Dichtungsanordnung wobei in einen Zylinder 19 ein Kolben 2 geführt ist, welcher mit einem erfindungsgemäßen Dichtungsring 5 gemäß Fig. 1 versehen ist und mit seiner äußeren, radialen Begrenzungsfläche 15 den Kolben 2 gegenüber der Zylinderfläche 1 ab-

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dichtet. Mit dem Kolben 2 ist eine Kolbenstange 20 verbunden, welche gegenüber dem Zylinder 19 durch einen Dichtungsring 21 mit radial umgekehrter Formgebung abgedichtet ist. Die Funktionen des Dichtungsringes 21 entsprechen dabei der Funktion des Dichtungsringes 5 in den Fig. 1, 2, 3 und 4. Durch die Umkehrung der formgebung ist es möglich, den Dichtungsring 5 für innen oder außen dichtend auszubilden. ' ' ' M

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Dichtungsringes 5 besteht darin, daß die Montage, sein Einbringen in die Ringnut 3 rasch und ohne Schwierigkeiten erfolgen kann, weil die Dichtungslippen 9 und 9¹ ihrer Montagerichtung nicht entgegenstehen und von selbst die richtige Funktionsstellung entgegen ihrer Beaufschlagungsrichtung einnehmen. Bei vorheriger Schmierung der Ringnut 3 kann zuviel eingebrachtes Fett oder Öl vom Nutgrund H entlang den seitlichen Begrenzungsflächen 8 und 8¹ über die Dichtungslippen 9 und 9¹ wieder abfließen bzw. herausgedrückt werden und der Dichtungsring 5 legt sich mit seiner radial inneren Begrenzungsflache 13 auf den Nutgrund 14 der Ringnut 3 und kann dadurch in vorteilhafter Weise, ohne Minderung seiner Funktionstüchtigkeit in der Wiederdruekhydraulik verwendet werden.

Die dem Zylinder 1 zugewandte äußere radiale Ringfläche 15

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des Dichtungsringes 5 bzw. die der Kolbenstange 20 zugewandte innere radiale Ringfläche 15 des Dichtungsringes 21" gemäß Pig. 5 kann, wie dargestellt, dachartig oder auch flach ausgebildet sein.

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Claims

Patentansprüche

(1,) Dichtungsanordnung zum Abdichten des Eingspaltes zwischen zei zylinderischen, konzentrisch inneinander angeordneten und zueinander relativverschieblichen Teilen, insbesonde- j re für Kolben und Kolbenstangen wobei das eine Teil eine radial zum anderen Teil hin offene Ringnut mit rechtecki-

• . gern Querschnitt aufweist, in welchem ein elastischer, den Ringspalt überbrückender Dichtungsring eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt aufweisende Dichtungsring (5) an seinen seitlichen Begrenzungsflächen (6 und 6¹) zumindest eine in Umfangsrichtung verlaufende, axial offene Ringnut (3) aufweist, deren dem anderen Teil abgewandte Seitenfläche als Kegelstumpfmantelflache (17 und 17') ausgebildet ist, wobei die Kegelstumpfmantelfläche (17 und 17¹) mit der an ihr anliegenden seitlichen Begrenzungsfläche (8 und 8¹) des Dichtungsringes (5) unter Bildung einer Dichtungslippe (9 und 9^f) einen spitzen Winkel (10) einschließt und die zur Öffnung der radial offenen Ringnut (3) weisende Dichtungslippe (9 und 9') an einer radialen Seitenwandung (11 und 11') der Ringnut (3) anliegt.

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2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (5) spiegelbildlich zu
beiden Seiten einer durch ihn gelegten radialen Mittelebene zwei axial offene Ringnuten (7 und 7') aufweist,
welche durch eine parallel zur radialen Mittelebene verlaufenden Mittelsteg (12) voneinander getrennt sind.
3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet", daß der Mittelsteg (12) als ein in radialer Richtung wirkender Dehungsabschnitt des Dichtungsringes (5) ausge-

. bildet ist.

4·. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungslippen (9 und 9^!) unter Eigenspannung federnd an den radialen Seitenwandungen (11 und 11') der radial offenen Ringnut (3) anliegen.

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