DE2424723C2 - Dichtungsanordnung für eine Hochdruckpresse - Google Patents

Description

hat, in der eine aus zwei konzentrischen Ringen bestehende elastische Dichtung liegt Die Elastizität des an der Stange liegenden Ringes ist geringer, wodurch eine gute Dichtung bei geringer Reibung und geringem Antrieb erzielt wird. Beide Ringe liegen in axialer Richtung an einem Stützring an, und um ein Hineinpressen des äußeren elastischen Ringes in den relativ großen Spalt zwischen dem Stützring und dem Gehäuse zu verhindern, ist dieser Spalt weitgehend durch einen zusäizlichen, dreieckförmigen Metallring 27 abgedeckt, der seinerseits mn einen relativ schmalen Spalt mit dem Gehäuse bildet Für hohe Drücke ist diese Dichtung weder bestimmt noch geeignet da die beiden elastischen Hauptdichtungsringe durch die schmalen Spalte, welche die axialen Stützringe mit dem Gehäuse bzw. mit der Stange bilden, herausgepreßt werden würde. Das Problem des Auftretens von Spalten infolge der hohen Materialdehnung, die im drucklosen Zustand nicht vorhanden sind, existiert bei dieser bekannten Dichtung nicht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei welcher die Gefahr des Hineinpressens des elastischen Dichtungsrings in einen infolge des hohen Betriebsdrukkes auftretenden Spalt zwischen den beiden metallischen Dichtungsringen vermieden wird. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Dichtungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat

Vorteilhafte Weiterbildungen de- Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt

Bei der Dichtungsanordnung nach der Erfindung sind alle Spalte eliminiert, durch welche die Dichtung herausgepreßt und dadurch zerstört werden könnte. Durch die Erfindung erreicht man somit eine geringere Belastung des elastischen Dichtungsringes, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer dieses Ringes sowie der gesamten Dichtungsanordnung führt

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Dichtungsanordnungen zwischen Hochdruckzylinder und einem in diesem hineinschiebbaren Druckerzeugungskolben. Im einzelnen zeigen

F i g. 1 einen Schnitt durch das eine Ende einer Druckkammer,

F i g. 2, 3,4, und 5 im größeren Maßstab drei Ausführungsformen der Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung. Diese Figuren zeigen den Teil der Druckkammer und des Kolbens, der in F i g. 1 durch den Kreis A—A gekennzeichnet ist

In den Figuren bezeichnet 1 eine Druckkammer. Die Druckkammer wird von einem Hochdruckzylinder 2 gebildet, in den ein Kolben 3 zur Erzeugung eines Drukkes in einem in die Druckkammer eingeschlossenen Druckmittel hineinschiebbar ist Dieser Hochdruckzylinder 2 enthält einen Zylinder 4, der auf an sich bekannte Weise aus einem Rohr, um welches Bänder unter Vorspannung gewickelt sind, und einem oder mehreren austauschbaren Innenzylindern (Ausfütterung des Rohres) aufgebaut sein kann. Der Zylinder ist mit Stirnteilen versehen, die Dichtungshalter 6 bilden, weiche auf die Dichtung wirkende axiale Kräfte aufnehmen. Zwischen dem Innenzylinder 5 und dem Kolben 3 liegt eine Dichtung 7. Innerhalb des Innenzylinders 5 liegt eine Hülse 8, die teils dem Schutz des Innenzylinders und teils als Distanzelement dient, welches die Dichtung 7 und eine entsprechende nicht gezeigte Dichtung am anderen Ende des Zylinders axial fixiert

In der in F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführung der Dichtung 7 enthält diese einen äußeren ersten Dichtungsring 9 aus Metall mit einer zur Zylinderwand ge-

richteten äußeren zylindrischen Dichtungsfläche 10 und einer zum Dichtungshalter gerichteten Endfläche 11 sowie einem inneren zweiten Dichtungsring 12 aus Metall mit einer inneren zum Kolben 3 gerichteten zylindrischen Dichtungsfläche 13 und einer zun. Dichtungshalter 6 gerichteten Endfläche 14. Der Dichtungsring 9 ist in den Innenzylinder 5 vorgespannt eingesetzt Die Vorspannung soll so hoch wie möglich und am besten so hoch sein, daß der Ring ständig mit einer durch die Vorspannung bedingten Kraft an dem Innenzylinder anliegt Der Ring 9 ist zweckmäßigerweise auch zwischen dem Dichtungshalter 6 und der Distanzhülse 8 eingespannt Zwischen dem Ring 12 und dem Kolben 3 soll das Spiel sehr klein sein. Am besten ist es, wenn überhaupt kein Spiel vorhanden ist Die Ringe 9 und 12 sind so geformt, daß sich zwischen ihnen und dem Dichtungshalter 6 ein ringförmiger Spalt 15 bildet, der für einen Dichtungsring 16 aus elastischem Material vorgesehen ist Am Boden des Spaltes 15 schließt sich ein schmaler Spalt 26 zwischen den Ringen 9 und 12 an. Der innere

Teil des Ringes 12 ist mit einer radial nach außen gerichteten konischen Endfläche 17 versehen, deren Erzeugende durch die gemeinsame Mittellinie des Ringes und des Zylinders in der Druckkammer geht Die Dichtung enthält ferner einen dritten, axial begrenzt verschiebbaren Dichtungsring 20, der zwischen dem Kolben 3 und der Distanzhülse 8 angeordnet ist Dieser Dichtungsring hat eine nach innen gerichtete konische Fläche 21, welche gegen die konische Endfläche 17 des Ringes 12 paßt Seine axiale Lage wird von dem Ansatz 22 in der Distanzhülse 8 bestimmt Um ein ständiges Anliegen zwischen den Flächen 17 und 21 zu erhalten, liegt ein Federring 27 zwischen dem Ansatz 22 und der Endfläche 23. Zwischen dem Kolben 3 und dem Ring 20 befindet sich eine Spielpassung, so daß ein ringförmiger Spalt 24 zwischen Ring und Kolben entsteht Der Ring 20 dient dem Zweck, eine Kraft auf die konische Endfläche 17 des Ringes 12 auszuüben, die beim Druckaufbau in der Druckkammer 2 eine Verkleinerung des Durchmessers des innersten Abschnittes des Ringes 12 bewirkt, wodurch ein abdichtendes Anliegen zwischen dem Ring 12 und dem Kolben 3 sichergestellt wird. Die erforderliche Kraft entsteht dadurch, daß eine Strömung des Druckmittels von der Kammer 1 durch die Spalten 24 und 26 in Nut 15 mit einem großen Druckabfall verbunden ist, wenn das Spiel zwischen dem Ring 20 und dem Kolben 3 klein ist, d. h. wenn der Spalt 24 eine geringe Dicke hat Das Spiel soll unter 0,5 mm, in der Regel unter 0,1 mm liegen. Eine gute Wirkung erhält man mit einem Spiel von ca. 0,03 mm bei einem Kolbendurchmesser von 180 mm.

Die F i g. 3 und 4 zeigen zwei einfachere Ausführungen der Dichtung 7, die nur zwei Metallringe enthalten. Die Ausführung gemäß F i g. 3 hat einen äuDeren ersten Dichtungsring 30, der unter Vorspannung in den Innenzylinder 5 eingesetzt ist, so daß dessen äußere Fläche 31 mit einer durch die Vorspannung bedingten Kraft an dem Innenzylinder anliegt In der Regel ist der Ring zwischen dem Dichtungshalter 6 und dem Distanzrohr 8 eingespannt, so daß seine Endflächen 32 und 33 ständig an dem Halter bzw. dem Distanzrohr anliegen. Die Dichtung enthält einen zweiten inneren Dichtungsring 34 mit einer zum Kolben 3 gerichteten inneren Dichtungsfläche 35 und einer zum Dichtungshalter gerichte-

ten Endfläche 36. Das innere Ende des Ringes ist mit einer radial nach außen gerichteten konischen Fläche 37 versehen. Der Ring 30 ist mit einer radial nach innen gerichteten konischen Fläche 38 versehen, die gegen die Fläche 37 paßt Zwischen den genannten konischen Flächen befindet sich ein schmalerer Spalt 39. Die Ringe 30 und 34 sind so geformt, daß zwischen ihnen und dem Dichtungshalter 6 eine ringförmige Nut 40 gebildet wird. In dieser liegt ein elastischer Dichtungsring 41. ίο

Die Ausführungsform nach F i g. 4 hat ebenfalls einen ersten Dichtungsring 50, der unter Vorspannung in den Innenzylinder 5 eingesetzt ist, so daß dessen äußere Fläche 51 an dem Innenzylinder anliegt In der Regel ist der Ring auch zwischen dem Dichtungshalter 6 und dem Distanzrohr 8 eingespannt so daß seine Endflächen 52 und 53 ständig an dem Halter bzw. dem Distanzrohr anliegen. Die Dichtung enthält auch einen inneren zweiten Dichtungsring 54 mit einer zum Kolben 31 gerichteten inneren Dichtungsfläche 55 und einer zum Dichtungshalter gerichteten Endflächen 56. Der Ring 54 ist mit einer radial nach außen gerichteten konischen Fläche 57 versehen, die den konischen Flächen 58 und 59 des Ringes gegenüber liegt Zwischen den Flächen 57 und 58 ist ein kleiner Spalt 60, der eine äußerst begrenzte axiale Bewegung des Ringes 54 zuläßt. Zwischen den Flächen 57 und 59 befindet sich ein für den Dichtungsring 61 bestimmte Nut 62. Die Ringe 50 und 54 und der Dichtungshalter bilden eine ringförmige Nut 63, in dem sich ein elastische Dichtungsring 64 befindet

Die Ausführungsform gemäß F i g. 5 hat einen ersten Dichtungsring 70, der unter Vorspannung in den Innenzylinder 5 eingesetzt ist und mit seiner äußeren Fläche 71 an dem Innenzylinder anliegt. Der Dichtungsring 70 hat einen radialen Ansatz 72. Der Ring ist axial zwischen dem Dichtungshalter 6 und dem Distanzrohr 8 fixiert, so daß seine äußere Endfläche an den Dichtungshalter 6 anliegt Die Dichtung enthält einen zweiten Dichtungsring 75 mit einer zum Kolben gerichteten zylindrischen Dichtungsfläche 76. Der Dichtungsring hat einen nach innen zur Druckkammer gerichteten Ansatz 73 und einen inneren Teil 77 mit dreieckigem Querschnitt Die äußere Endfläche des Ringes liegt an den Dichtungshalter 6 an. Die Ringe 70 und 75 und der Dichtungshalter 6 bilden eine im wesentlichen geschlossene ringförmige Nut 78. In dieser befindet sich ein Dichtungsring 78 aus elastischem Material.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Dichtungsanordnung für eine Hochdruckpresse zur Abdichtung zwischen der Wand eines Hochdruckzylinders und einer in den Hochdruckzylinder hineinragenden Matrize oder einem axial beweglichen Kolben, enthaltend einen äußeren und einen inneren Dichtungsring aus Metall, die in axialer Richtung über eine gewisse Länge den Spalt zwischen der Zylinderwand und der Matrize bzw. dem beweglichen Kolben praktisch vollständig ausfüllen und von denen der äußere Ring eine an die Zylinderwand anliegende äußere zylindrische Fläche und eine an einem Dichtungshalter anliegende Endfläche hat und von denen der innere Ring eine an die Matrize oder den Kolben anliegende innere zylindrische Fläche und eine an dem genannten Dichtungshalter anliegende Endfläche hai, und ferner

Dichtungshalter (6) abgedeckt ist, und daß in dieser Nut (15,40,63,78) ein elastischer Dichtungsring (16, 41, 64, 79) vollständig untergebracht ist, der zwi-

sphärendruck, was bedeutet, daß die Breite des Spalts zwischen der Zylinderwand und dem Kolben bzw. der Matrize etwas variiert, was das Dichtungsproblem noch bedeutend vergrößert und neue Dichtungen erfordert Bei der aus der DE-OS 22 07 650 bekannten Dichtungsanordnung für eine Hochdruckpresse liegt der elastische Dichtungsring gegen die dem Druckkamiuerraum zugewandten axialen Seiten der beiden metallischen Dichtungsringe an und dichtet gleichzeitig mit der Zylinderwand und dem Kolben. Der Nachteil dieser bekannten Dichtung besteht in folgendem: Infolge der durch die hohe Betriebsdrücke verursachten Materialdehnung bildet sich ein Spalt zwischen den beiden metallischen Dichtungsringen. In diesem Spalt wird der elastische Dichtungsring hineingepreßt und dadurch allmählich zerstört

Aus der US-PS 35 59 436 ist eine Dichtungsanordnung für eine Hochdruckpresse bekannt bei der zwei Metallringe mit gleichschenkligem Dreiecksquer-

enthaltend einen an den beiden metallischen Dich- 20 schnitt vorhanden sind, die derart am Dichtungshalter tungsringen anliegenden elastischen Dichtungsring, und an der Zylinderwand bzw. gegenüber dem Druckdadurch gekennzeichnet, daß die ge- kolben angeordnet sind, daß sie in Richtung zum Innenannten Dichtungsringe (9,12; 30,34; 50,54; 70,75) ren der Presse eine offene, dreieckförmige Vertiefung an ihren einander zugewendeten und am Dichtungs- bilden. Die Dichtung zwischen Druckkolben und Zylinhalter angrenzenden Kanten durch Materialausspa- 25 derward wird durch einen elastischen Dichtungsring rung eine Nut (15, 40, 63, 78) bilden, die von dem hergestellt, der im Bereich des Dichtungshalters den gesamten Spalt zwischen Druckkolben und Zyiinderwand ausfüllt und in axialer Richtung in die genannte dreieckförmige Ö^cfnung der beiden Metallringe hineindrückt

sehen den Dichtungsringen (9,12; 30,34; 50,54; 70, 30 Die Metallringe haben die Aufgabe, den elastischen 75) und dem Dichtungshalter (6) abdichtet Dichtungsring abzustützen. Diese Dichtung, bei der die

2. Hochdruckpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Dichtungsring (12, 34, 54) mit einer nach außen gerichteten konischen Fläche (17, 37, 57) versehen ist, deren Erzeugende durch die Mittellinie des Dichtungsringes im Hochdruckzylinder (1) geht

3. Hochdruckpresse nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß der äußere Dichtungsring (30, _{w t} _... _ __m

50) eine nach innen gerichtete konische Fläche (38, 40 gen Platz für die Dichtung zu schaffen. Eine solche Au'f-58) hat, die gegen die konischen Fläche des inneren weitung führt zu schädlichen Spannungsbeanspruchun-Dichtungsringes (34,54) gerichtet ist gen des Zylinders. Die bei der bekannten Dichtung ver-

4. Hochdruckpresse nach Anspruch 3, dadurch wendeten beiden Dichtungsringe liegen nicht an einem gekennzeichnet, daß die konische Fläche (57) des in- stirnseitigen Dichtungshalter an. Vielmehr liegt der neren Dichtungsringes und eine auf diese gerichtete 45 eine Ring mit seiner Stirnseite über einen elastischen konische Fläche (59) sowie eine dritte Fläche des au- Dichtungsring gegen eine Schulter des anderen Dichtungsringes an, der seinerseits offenbar durch Klemmwirkung axial fixiert wird.

Aus der GB-PS 12 47 968 ist eine Dichtung zwischen 50 zwei axial gegeneinander liegender Teile bekannt, wobei in einem der Teile eine zum anderen Teil weisende Ringnut vorhanden ist, in welche eine Dichtung eingelegt ist Diese Dichtung besteht aus zwei dreieck-

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für förmigen elastischen Dichtungsringen, die mit ihren eine Hochdruckpresse gemäß dem Oberbegriff des 55 Hypothenusen aneinanderliegen und im radial äußeren Anspruches 1. Eine solche Dichtungsanordnung ist be- Teil der Nut untergebracht sind. Daran anschließend rakannt aus der DE-OS 22 07 650. dial nach innen ist in der Nut eine Ringfeder vorhanden.

Beim hydrostatischen Strangpressen werden sehr Beim Aneinanderdrücken der beiden dichtenden Teile hohe Drücke angewendet Normalerweise liegt der Ar- dehnt sich die Dichtung radial aus, wobei die Ringfeder beitsdruck zwischen 10 und 20 Kilobar. Bei den zur 60 radial nach innen nachgibt Durch diesen Dichtungsauf-Massenproduktion verwendeten Pressen sind bei die- bau wird eine Dichtung zwischen den Teilen erreicht, sem hohen Druck zuverlässige Dichtungen zwischen ohne allzu große Anpreßkräfte auf die elastischen Dichder inneren Wand eines Hochdruckzylinders einerseits tungsringe ausüben zu müssen bzw. ohne die gegenein- und einem beweglichen Druckerzeugungskolben bzw. ander zu dichtenden Teile mit allzu großer Präzision einer leicht herausnehmbaren und einsetzbaren Matrize 65 herstellen zu müssen.

andererseits erforderlich. Aus der US-PS 33 00 225 ist eine Dichtung zwischen

Der innere Duchmesser des Zylinders ist bei dem einem Gehäuse und beispielsweise einer .Pumpenstange

höchsten Arbeitsdruck 0,5-1% größer als bei Atmo- bekannt, bei der das Gehäuse eine radiale Ausnehmune

eigentliche Hauptdichtung durch einen einzigen relativ großen elastischen Dichtungsring hergestellt wird, ist einem schnellen Verschleiß unterworfen.

Aus der US-PS 35 57 996 ist eine Dichtungsanordnung für den Spalt zwischen Zylinderwand und Kolben bekannt, die eine relativ große radiale Erstreckung hat Aus diesem Grunde ist der Zylinder an seinem druckkolbenseitigen Ende konisch aufgeweitet, um den nöti-

ßeren Dichtungsrunges (50) eine ringförmige Nut (62) bilden, die für einen elastischen Dichtungsring (61) vorgesehen ist