DE3026063A1

DE3026063A1 - Dichtung fuer hydraulische kolben und kolbenstangen

Info

Publication number: DE3026063A1
Application number: DE19803026063
Authority: DE
Inventors: Roy Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Edlund
Original assignee: Busak and Luyken GmbH and Co
Current assignee: Busak and Luyken GmbH and Co
Priority date: 1980-07-10
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1982-02-04

Description

Dichtung für hydraulische Kolben oder
Kolbenstangen Die erfindung betrifft eine Dichtung für hydraulische Kolben oder Kolbenstangen mit einem Dichtring aus einem zähelastischen Kunststoff als Berührungsdichtung zwischen ruhendem und bewegtem Maschinenteil und einem den nicht ring radial spannenden und abdichtenden, gummielastischen Spannring, wobei der Dichtring eine der Hochdruckseite zugewandte Kante hat, die von einer am Dichtring vorhandenen Stufe gebildet wird, die - in axialer Richtung gesehen -im mittleren Bereich des Dichtringes liegt und von der aus die Umfangsfliche des zichtringes zur Niederdruckseite hin unter einem kleinen Keilwinkel zur degenlauffljche geneigt ist, und bei der der Dichtring nur m der niederdruckseitigen tirnflche sich axial in der ausnehmung abstützend angeordnet ist, so daß der radiale npressdruck des bpannringes eine Kippbewegung des dichtringes um dessen dichtende Kante bewirkt und dadurch der peilwinkel in abhängigkeit vom Anpressdruck verringert wird.
Eine solche Dichtung ist aus der DE-hS 23 25 000 bekannt.
hin besonderer Vorteil der bekannten Dichtung besteht darin, daß sich die Größe des Keilspaltes in Abhangigkeit vom Druck des abzudichtenden Mediums selbsttätig auf einen günstigen Wert einstellt, weil durch die Beaufschlagung des Spannringes mit dem abzudichtenden Medium die resultierende Kraft des Spannringes in Bezug auf die Kante zur Niederdruckseite hin verschoben wird und ein gewisses Kippmoment entsteht, welches bestrebt ist, den niederdruckseitigen Keilwinkel zu vermindern. Diese einseitige Belastung des Dichtungsringes wird umso größer, je höher der Mediumdruck ist, je höher also hochdruckseitig die Wirkung des Spannringes aufgehoben wird. Damit wird der Keilwinkel umsokleinerund infolgedessen seine rückschleppende Wirkung umso größer, je größer der Mediumdruck ist.
Insbesondere unter extremen Betriebsbedingungen, insbesondere bei hohen Temperaturen, kommt es im Material des Dichtringes zu Ermüdungserscheinungen, die zur Folge haben, daß sich der Dichtring im Laufe der Zeit mit seiner Umfangsfläche an die Gegenlauffläche vollständig anlegt. Die Folge davon ist, daß die hohe Flächenpressung an der der hochdruckseite zugewandten Kante verlorengeht und auch die rückschleppende Wirkung des Keilspaltes nicht mehr vorhanden ist. Die Wirkung der richtung nimmt dann also schlagartig ab, und es tritt auch ein sehr schneller Verschleiß des Dichtringes ein, wenn er mit seiner Umfangsfläche an der Gegenlauffliche anliegt.
Der Erfindung liegt die aufgabe zugrunde, die durch solche Ermüdungserscheinungen begrenzte Lebensdauer der Dichtung zu verlängern.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die von dem Spannring belastete Mantelfläche des vichtungsringes als Kegelfläche ausgebildet ist, die eine zu der den Keilwinkel bildenden Umfangsfläche entgegengesetzte Neigung hat.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Mantelfläche des Dichtringes als Kegelfläche nimmt die Weite des Zwischenraumes zwischen dieser Mantelfläche und dem Grund der die Dichtung aufnehmenden Nut nach der Niederdruckseite hin zu, wodurch die Anpresskraft des durch den Mediumdruck in Richtung auf die Niederdruckseite belasteten Spannringes am niederdruckseitigen Ende des Dichtringes abnimmt. Dadurch wird die grundsätzliche Wirkungsweise der Dichtung nicht beeinträchtigt, jedoch verhindert, daß die an sich angestrebte Verschiebung der resultierenden Kraft des Spannringes nicht so stark auf das niederdruckseitige Ende des Dichtringes verlagert werden kann, um auch bei Ermüdungserscheinungen ein vollständiges Anliegen des Dichtringes an der Gegenlauffläche zu bewirken. Versuche haben gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Maßnahme die Lebensdauer einer solchen Dichtung auch unter extremen Betriebsbedingungen also unter sehr hohem Druck und bei sehr hohen Temperaturen, noch bedeutend verl::ngert werden konnte.
Bei bevorzugten AusführungSformen der erfindung betrt die Neigung der Mantelfläche gegenüber der L'ngsachse des nicht ringes 10 bis 15°.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten siusffihrungsbeispieles naher beschrieben und erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen uichtung im Querschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt durch den Dichtring der Wichtung nach Fig. 1.
Die in big. 1 dargestellte Dichtung besteht aus einem aus Kunststoff bestehenden Dichtring 1 und einem konzentrisch zum Dichtring angeordneten, gummielastischen Spannring 2.
Beide Ringe befinden sich in der Nut 3 eines Bauteiles ), das in der Lage ist, gegenüber einem zweiten Bauteil 5 eine Relativbewegung auszuführen. Der Dichtring 1 liegt an der Gegenlauffläche 6 des zweiten Bauteiles 5 an. ie Anordnung ist zur Achse I oder zur Achse Ii. rotationssymmetrisch. Ist die Achse I die Symmetrieachse,so handelt es sich um eine Kolbendichtung. Ist dagegen die Achse ii die Symmetrieachse, so handelt es sich um eine Stangendichtung.
Der Dichtring 1 weist, in axialer Richtung gesehen, in seinem mittleren Bereich eine rechtwinklige stufe 7 auf, so daß eine der Hochdruckseite H zugewandte Kante entsteht, an die sich ein zur Hochdruckseite hin offener, verhältnismäßig großer Spalt zwischen dem Dichtring 1 und dem abzudichtenden aschinenteil 5 entsteht. Im anschlup an die Stufe 7 ist die Umfangsflche 9 des Dichtringes von von der Kante ausgehend zur Iiederdruckseite im hin unter einem kleinen Winkel zur Gegenlauffläche 6 konisch geneigt, so daß dort ein sich zur Niederdruckseite N öffnender, im Querschnitt keilförmiger Spalt 10 vorhanden ist. Die von-dem gummielastischen Spannring 2 belastete Mantelfläche 8 des Dichtringes wird ebenfalls von einer Kegelfläche gebildet, die eine zu der Umfangsfläche 9 entgegengesetzte Neigung hat. Wie in Fig. 2 gesondert dargestellt, hat bei entspanntem dichtring 1 der KeilwinkelaL zwischen der Umfangsfläche 9 und einer zur Achse des Dichtringes parallelen Geraden 11 einen Wert zwischen 5 und 100. Der Winkel ß der kegelförmigen Mantelfläche 8 und einer zur Achse des Dichtringes parallelen Geraden12 beträgt 10 bis 1O. Besonders günstige Werte liegen bei d= 70 und ß = 12 bis 130.
Der auf der Hochdruckseite H herrschende Druck des Mediums dringt ungedrosselt in die Nut 3 des Bauteiles 4 ein und belastet den Spannring 2, der innerhalb der Nut bis an deren niederdruckseitige Flanke 31 verschoben und dabei komprimiert wird. Dadurch verschiebt sich in gewünschter Weise in Abhängigkeit vom Mediumdruck die resultierende Kraft des Spannringes in Bezug auf die Stufe 7 und es entsteht ein von der Größe des Anpressdruckes abhängiges Kippmoment, welches bestrebt ist, bei zunehmendem Mediumdruck den Keilspalt 10 zu vermindern. Die Erweiterung des Raumes zwischen der Mantelfläche 8 des Dichtringes 1 und dem Nutengrund 32 gewährleistet jedoch, daß die von dem Spannring ausgeübte Kraft in der Nähe der Stufe 7 bleibt, so daß das Kippmoment niemals so groß wird, daß es bei einer Ermüdung des Dichtungsringes zu einer vollen Anlage der Umfangsflä.che 9 an der Gegenlauffläche 6 kommt. Dadurch wird die Lebensdauer einer solchen Dichtung, insbesondere bei einem Einsatz unter hohen Temperaturen, bedeutend verlingert.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird als opannring eine sogenannte Vierlippen-Dichtung verwendet. Statt dessen kann auch ein spannring mit rechteckigem oder quadratischem uerschnitt, ein O-lsing oder ein zubring Verwendung finden. ns hat sich jedoch die Verwendung einer Vierlippen-Dichtung als Spannring als besonders zweckmäßig erwiesen. Während für den Spannring alle gummielastischen Werkstoffe geeignet sind, die gegenüber den abzudichtenden Medien und bei den herrschenden Temperaturen bestindig sind, haben sich für den Dichtring insbesondere Kunststoffe auf der Basis von Polytetrafluoräthylen, die gegebenenfalls mit geeigneten Füllstoffen wie Glasfasern oder dergleichen versetzt sind, als geeignet erwiesen.
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Claims

Patentansprüche 1. Dichtung für hydraulische Kolben oder Kolbenstangen mit einem Dichtring aus einem zhelastischen Kunststoff als Berührungsdichtung zwischen ruhendem und bewegtem Maschinenteil und einem den L)ichtring radial spannenden und abdichtenden, gummielastischen Spannring, wobei der Dichtring eine der Hochdruckseite zugewandte Kante hat, die von einer am Dichtring vorhandenen stufe gebildet wird, die - in axialer Hichtung gesehen - im mittleren Bereich des Dichtringes liegt und von der aus die Umfangsfläche des Dichtringes zur hiederdruckseite hin unter einem kleinen Keilwinkel zur Gegenlauffläche geneigt ist, und bei der der dichtring nur an der niederdruckseitigen Stirnfläche sich axial in der Ausnehmung abstiitzend angeordnet ist, so daß der radiale hnpressdruck des Spannringes eine Kippbewegung des Dichtringes um dessen dichtende Kante bewirkt und dadurch der Keilwinkel in abhängigkeit vom Unpressdruck verringert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Jparmring (2) belastete Mantelfl iche (8) des L)ichtringes (1) als Kegelflache ausgebildet ist, die eine zu der den Keilwinkel (10) bildenden UmSangsflache (9) entgegengesetzte Neigung hat.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daiß die Neigung (ß) der Mantelfläche (8) gegenüber der Längsachse des Dichtringes (1) 10 bis 15° betri gt.