DE2432003A1 - Dichtring - Google Patents

Description

Patentanwalt

Hans Niemeyer 7025piattenhardt

ι ι_._ο Schwalbenstraße 11

⁹ Telefon 0711/772650

A 1960 7. 6. 74

Firma PRÄDIFA Jäger KG
7120 Bissingen/Enz
A.-Jäger-Straße 1

und

Firma Harri Rogatti
7151 Auenwald-Däfern
Dorfstraße 12

Dichtring

Die Erfindung betrifft einen Dichtring für beidseitig mit einem Druckmittel beaufschlagbare Kolben von Kolben-Zylinder-Aggregaten mit einem Fußteil und mit zwei am äußeren Umfang des Fußteils angeformten in entgegengesetzte Richtungen weisenden äußeren Dichtlippen.

Für die Abdichtung der Kolben in Kolben-Zylinder-Aggregaten sind Dichtringe bekannt, die aus Gummi oder Kunststoff bestenen und die längs ihres äußeren Umfangs eine Dichtlippe besitzen. Die Dichtlippe ist dabei ein ringförmiges Teilstück des Dichtrings, welches im allgemeinen nur eine geringe Stärke besitzt und mit dem im Betrieb in einer Ringnut des Kolbens liegenden

509884/0576

Fußteil des Dicntrings über v;enigstens eine kreisringförmige Zone verringerter Stärke verbunden ist. Die Lichtlippe ist bei den bekannten Dichtringen einer der Stirnseiten des Kolbens zugewandt. Wird der Kolben von dieser Seite mit einem Druckmittel beaufschlagt, dann v/ird die Dichtlippe nach außen aufgespreizt, wobei die Zone verringerter Stärke gewissermaßen als Gelenk wirkt, wenn die Dichtlippe nicht bereits selbst sehr dünn ist, so daß auf eine solche geschwächte Zone verzichtet werden kann. Durch das Aufspreizen der Dichtlippe wird eine ausgezeichnete Diciitwirkung erzielt, wenn das Druckmittel gegen die Innenseite der üichtlippe drückt. Andererseits kann das Druckmittel praktiscn ungehindert zwischen der Zylinderwand und dem Koloen hindurchtreten, wenn der höhere Druck aus entgegengesetzter Riciitung auf die Außenseite der Dichtlippe wirkt, da diese dann eng an den Kolben bzw. an angrenzende Teile des Dichtrings angepreßt wird. Ein einziger Dichtring mit Dichtlippe ist also für die Abdichtung des Kolbens in doppelt wirkenden Kolben-Zylinder-Aggregaten nicht brauchbar. Aus diesem Grunde wurden bisiier an den Kolben derartigerJAggregate zv/ei Dichtringe rait in entgegengesetzte Ricntungen v/eisenden Dicntliopen verwendet. Diese Lösung ist bei größeren Kolben durchaus befriedigend.

In wielen Fällen ist es wünschenswert , daß der Kolben nur eine sehr geringe Länge besitzt, da der Hub des Kolben-Zylinder-Aggregats gleich der freien Länge des Zylinderinnenraums abzüglicn der Kolbenlänge ist und da näufig insgesamt nur ein beschränkter Raum für das Kolben-Zylinder-Aggregat vorhanden ist. Außerdem bringen lange Kolben einen erhöhten Materialbedarf sowohl- für den Koluen als auch für den Zylinder mit sich. An-

509884/0576

7. 6. 74 - 3 -

dererseits ist bei der Verwendung von zwei Dichtringen nit Dichtlippen eine gewisse Mindestlänge des Kolbens erforderlich, zumal im allgemeinen zwischen den beiden Dichtringen noch ein Führungsring vorgesehen v/erden muß, der für eine ausreichende Führung des Kolbens in dem Zylinder sorgt, da die vergleichsweise dünnen bzw. nachgiebigen Dichtlippen im allgemeinen keine ausreichend genaue Führung des Kolbens gewährleisten.

Um eine kurze Länge des Kolbens zu erzielen, hat man bereits versucht, mit einem einzigen Dichtring und gegebenenfalls einem Führungsring auszukommen. Diese Versuche zeigen jedoch, daß bei Verwendung der bisher bekannten Dichtringe keine ausreichende Dicntwirkung in beiden Richtungen erreicht werden kann, wenn gleichzeitig die Reibungsverluste des Kolbens innerhalb vernünftiger Grenzen gehalten werden sollen. Es ergab sich vielmehr im allgemeinen lediglich in einer Richtung eine ausreichende Dichtwirkung, während in der entgegengesetzten Richtung starke Druckmittelverluste auftreten, die insbesondere dann, wenn das Druckmittel auf der gerade nicht beaufschlagten Seite des Kolbens über eine Drossel abgeblasen wird, bis zu einem Stillstand des Kolben-Zylinder-Aggregats führen.

Es ist auch nicht möglich am Fußteil eines Dichtringes einfach zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende äußere Dichtlippen vorzusehen, da der Fußteil in diesem Fall leicht aus der Nut im Kolben nerausgezogen wird, insbesondere, wenn der Kolben beidseitig mit Druck beaufschlagt ist.

Um zu vermeiden, daß bei einem Dichtring mit zwei in entgegengesetzten Richtungenp/eisenden äußeren Dichtlippen der Fußteil angehoben wird und damit ein Strömungspfad durch die den Fußteil

509884/0576

des Dichtringes aufnehmende Ringnut des Kolbens freigegeben wird, wurde auch vorgeschlagen, den Fußteil eines solchen Dichtringes im Querschnitt U-förmig auszubilden und den Dichtring auf einen scheibenförmigen Kolben in Form einer Stahlplatte aufzuvulkanisieren. Obwohl diese Lösung in einigen Fällen zu günstigen Ergebnissen führt, ist sie nicht allgemein anwendbar, da sie den Konstrukteur von Kolben-Zylinder-Aggregaten und zugehörigen hydraulischen oder pneumatischen Einrichtungen an bestimmte Kolbenformate bindet, insbesondere an relativ flache scheibenförmige Kolben, die nicht in allen Fällen brauchbar sind. Außerdem ergibt sich bei diesem bekannten Dichtring, der gleichzeitig eine gewisse Führung für den Kolben gewährleisten soll, eine erhebliche Reibung, weil in radialer Richtung eine hohe Vorspannung gegen die Zylinderinnenwand vorhanden ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Dichtring mit zwei in entgegengesetzte Richtungen weisenden äußeren Dichtlippen vorzuschlagen, welcher bei geringen Reib- und Klemmkräften einwandfrei dichtet, welcher sowohl bei flachen als auch bei längeren Kolben einsetzbar ist, und der darüberhinaus die Möglichkeit bietet auf einen besonderen Führungsring für den Kolben zu verzichten.

Diese Aufgabe wird durch einen Dichtring der eingangs beschriebenen Art gelöst, welchergenäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß in an sich bekannter Wexse am/Jmfang des Fußteils über einen ringförmigen Verbindungssteg zwei in entgegengesetzte Richtung weisende innere Dichtlippen vorgesehen sind und daß der Fußteil zwischen den äußeren Dichtlippen einen gegenüber dem Fuß derselben abgesetzten als Führungsring dienenden Mittelteil mit zylindrischer Mantelfläche besitzt.

509884/0576

Bezüglich der inneren Dichtlippen, welche über einen Verbindungssteg mit dem Fußteil verbunden sind, geht die Erfindung dabei von einem vorbekannten Dichtring aus, bei welchem keine äußeren Dichtlippen vorgesehen sind, der relativ schmal ausgebildet ist und der am inneren Umfang des Fußteils mit einem Verbindungssteg versehen ist, von welchem Dichtlippen ausgehen, um den schmalen Dichtring am Grund der ihn aufnehmenden Ringnut zu halten.

Bezüglich des als Führungsring dienenden Mittelteils geht die Erfindung von einem weiteren vorbekannten Dichtring mit zwei äußeren Dichtlippen aus, bei welchem ein aus vergleichsweise hartem Material getrennt hergestellter Führungsring in eine Aussparung des Fußteils zwischen den äußeren üichtlippen eingesetzt ist. Dieser bekannte Dichtring findet bei aus zwei Teilen zusammengesetzten Kolben Anwendung.

Durch die beschriebene ilerkmalskombination des Dichtringes gemäß der Erfindung, wird einerseits gegenüber der Zylinderinnenwand und andererseits gegenüber dem Grund der den Dichtring aufnehmenden Ringnut eine hervorragende Dichtwirkung erzielt, auch wenn der Kolben beidseitig mit hohem Druck beaufschlagt wird, obwohl in diesem Falle die beiden äußeren Dichtlippen nach außen aufgespreizt werden und somit die Tendenz haben, den Fuß des Dichtringes aus der Ringnut herauszuziehen. Sobald nämlich das Druckmittel in die Ringnut eindringt, werden auch die inneren Dichtlippen mit Druck beaufschlagt und halten den Fußteil des Dichtringes sicher am Grund der Ringnut. Eine ausreichende Flexibilität der inneren Dichtlippen wird dabei durch eine entsprechend schwache Dimensionierung des ringförmigen Verbindungssteges erreicht. Außerdem verleihen die inneren Dichtlippen in Verbindung mit dem ringförmigen Verbindungssteg dem Dichtring gemäß der Erfindung in radialer Richtung eine hohe Elastizität,

509884/0576

A 1960

so daß trotz der hervorragenden Dichtwirkung die Klemmkraft zwischen dem äußeren Umfang des Diciitringes und der Zylinderinnenwand gering gehalten wird. Hierdurch wird es möglich, den Fußteil des Dichtringes relativ breit auszubilden und sein Mittelteil als Führungsring zu verwenden, wobei aufgrund der Tatsache, daß der Fuß der äußeren Dichtungslippen gegenüber dem Mittelteil abgesetzt ist, umlaufende Rinnen erhalten werden, in denen sich, beispielsweise Dei pneumatischen Kolben-Zylinder-Aggregaten, eine ausreichende Schmiermittelmenge ansammeln kann, um auch im Bereich des als Führungsring dienenden Mittelteils eine gute Schmierwirkung zu erzielen. Schließlich wird durch die vergleichsweise breite Auslegung des Fußteils trotz der in radialer Richtung hohen Nachgiebigkeit des Dichtringes eine gute Belastbarkeit desselben in axialer Richtung erreicht, da sich der breite Fußteil mit seinen Flanken sicher an den Seitenflächen der Ringnut abstützen kann.

Dicht-ringe gemäß der Erfindung können vorteilhafterweise, wie dies an sich bekannt ist, aus Kunststoffen oder Elastomeren hergestellt werden. Besonders bewährt haben sich Dichtringe aus einem Gummiwerkstoff auf Witril-Kautschuk-Basis.

Es kann vorteilhaft sein, wenn dem Material für die Dicntringe Zuschlagstoffe zur Erzielung einer verringerten Reibung beigemischt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche.

509884/0576

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Dichtringes gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch ein Kolben-Zylinder-Aggre-' gat mit einem Dichtring gemäß Fig. 1.

Der in Fig.l gezeigte üichtring ist spiegelsymmetrisch zu einer 21ittelachse A aufgebaut. Der Dichtring umfaßt ein Fußteil 10, von dessen äußerem Umfang zwei äußere Dichtlippen 12, 14 ausgehen. Zwischen den beiden äußeren Dichtlippen 12, 14 befindet sich ein Mittelteil 16 mit zylindrischer Mantelfläche, welcher in vielen Fällen die Verwendung eines besonderen Führungsringes für den Kolben entbehrlich macht. Der im Querschnitt relativ breite Fußteil 10 geht an seinem inneren Umfang in einen Verbindungssteg 18 über, der einen verringerten Querschnitt aufweist und von welchem nach beiden Seiten die inneren Dichtlippen 20,22 ausgehen. Die inneren Dichtlippen 20, 22 stoßen im Bereich der Symmetrieachse A aneinander und sind so geformt, daß sich bei unbelastetem Dichtring eine konkav gewölbte Außenfläche 24 desselben ergibt.

Fig. 2 der Zeichnung zeigt den Dichtring gemäß Fig. 1 in eingebautem Zustand, d. h. im Inneren eines Kolben-Zylinder-Aggregats mit einem Kolben 26 und einem Zylinder 28. An dem Kolben 26 ist eine Kolbenstange 30 angedeutet. Der Kolben 26 ist mit einer Ringnut 32 versehen und besitzt nur eine sehr geringe Länge, die im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den äußeren Enden der äußeren Dichtlippen 12,14 ist. Man erkennt, daß die zunächst konkav gewölbte Außenfläche 24 nach Einbau des

509884/0576

-e- 2A32003

Dichtrings in das Kolben-Zylinder-Aggregat im wesentlichen bereits glatt am Grund der Ringnut 32 anliegt. Wenn der Zylinder mit Druck, beaufschlagt wird, werden die innerenDichtlippen 20, 22 bzw. mindestens eine von diesen, und zwar die der Druckseite zugewandte, vollends gegen den Grund der Ringnut 32 gepreßt, so daß hier kein Druckmittel hindurchtreten kann. Ferner wird der Fuß 10 des Kolbenrings durch die an den Grund der Ringnut 32 angepreßten inneren üichtlippen 20, 22 fest in der Ringnut 32 gehalten. Auch bei einer erheblichen Druckdifferenz auf beiden Seiten des Dichtrings bzw. des Kolbens wird stets eine gute Dichtwirkung erreicht, da die inneren Dichtlippen 20, 22 über den Verbindungssteg 18 ausreichend elastisch mit dem Fußteil verbunden sind.

Wie aus Figur 1 der Zeichnung deutlich wird, verlaufen die Unterseiten der äußeren Lippen 12, 14 nahezur/aagerecht, so daß sie von zylindrischen Umfangsflächen des Kolbens 30 angrenzend an die Ringnut 32 nur verzögert abheben würden. Es hat sich daher als günstig erwiesen bei schmalen Kolben 30, deren Breite etwa gleich dem Abstand der äußeren Enden der äußeren Dichtlippen 12, 14 ist, die Umfangsflachen konisch nach außen abzuschrägen, wie dies Fig.' 2 zeigt. Bei dieser Ausgestaltung des Kolbens wirkt der Druck sofort auf die Innenseite der äußeren Dichtlippen 12, 14 so daß diese nach außen gegen die Zylinderinnenwand gepreßt werden. Es versteht sich, daß anstelle von Schrägflächen an Kolben 30 entsprechende Schrägflächen an der Innenseite der äußeren Dichtlippen 12,14 vorgesehen v/erden können, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn der Dichtring gemäß der Erfindung in Verbindung mit längeren Kolben Anwendung findet.

509884/0576

Ferner kann es sich als vorteilhaft erweisen, die dem Kolben zugewandten Innenseiten der äußeren üichtlippen 12, 14 und/oder die Flanken des Fußteils 10 mit Einkerbung,Riefen oder dergl. zu versehen, durch welche das Druckmittel ungehindert an die Innenseite der inneren Dichtlippen 20,22 gelangen kann. Statt dessen oder zusätzlich können an der Mantelfläche des Kolbens, insbesondere wenn dieser zylindrisch ist sowie an den Flanken der Ringnut 32 ebenfalls als Druckmittelkanäle dienende Riefen oder Rinnen vorgesehen werden.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß es je nach Art des für den Dichtring verwendeten Materials günstig sein kann, den als Führungsring dienenden Mittelteil 16 im Bereich seiner zylindrischen Mantelfläche mit einem besonders abriebfesten und gute Gleiteigenschaften besitzenden Material zu versehen.

509884/0576

Claims (8)

1. A I960

   Schutzansprüche

   Dichtring für beidseitig mit einem Druckmittel beaufschlagbare Kolben von Kolben-Zylinder-Aggregaten mit einem Fußteil und mit zwei am äußeren Umfang des Fußteils angeformten, in entgegengesetzte Richtung v/eisenden äußeren Dichtlippen, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise am inneren Umfang des Fußteils(10) über einen ringförmigen Verbindungssteg (18) zwei in entgegengesetzte Richtungen v/eisende innere Dichtlippen (20,22) vorgesehen sind und daß der Fußteil (10) zwischen den äußeren Dichtlippen (12,14) einen gegenüber dem Fuß derselben abgesetzten als Führungsring dienenden Mittelteil (16) mit zylindrischer Mantelfläche besitzt.
2. 2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Kunststoff besteht.
3. 3. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Elastomer besteht.
4. 4. Dichtring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Gummiwerkstoff auf Nitril-Kautschuk-Basis besteht.
5. 5. Dichtring nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sein Material Zuschlagstoffe zur Verringerung der Reibung enthält.

   509884/0576
6. 6. Dichtring nach einem oder menreran der Ansprüche 1 bis 5, dadurcli gekennzeichnet, daß die zylindrische Mantelfläche des Mittelteils (16) mit einem abriebfesten Material mit guten Gleiteigenschaften versehen ist.
7. 7. Dichtring nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseiten der äußeren Dichtlippen (12,14) und/oder die Seitenflanken des Fußteils (10) mit Rinnen für das Druckmittel versehen sind.
8. 8. Verwendung eines Dichtrings nach einem oder neareren der vorangegangenen Ansprüche in einem Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem kurzen Kolben (2G)', dessen Stirnflächen an ihrem Rand in radialer Richtung koniscli aufeinander zulaufen.

   509884/0576

   ORIGINAL INSPECTED

   Leerseite