DE3048397A1

DE3048397A1 - "fuer pneumatisch oder hydraulisch betriebene arbeitseinheiten, z.b. arbeitszylinder oder ventile bestimmte dichtungsanordnung zum abdichten der trennfugen zwischen sich in axialer richtung gegeneinander bewegenden teilen

Info

Publication number: DE3048397A1
Application number: DE19803048397
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1980-12-22
Publication date: 1982-07-01
Also published as: FR2496820A1; NL8105112A

Description

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J^, 19.Dezember 198ο D 84-13-real

Dipl.-Ing. Kurt Stoll, Lenzhalde 72, 7300 Esslingen

Pur pneumatisch oder hydraulisch betriebene Arbeitseinheiten, z.B. Arbeitszylinder oder Ventile bestimmte Dichtungsanordnung zum Abdichten der Trennfugen zwischen sich in axialer Richtung gegeneinander bewegenden Teilen

Die Erfindung betrifft eine für pneumatisch oder hydraulisch "betriebene Arbeitseinheiten, z.B. Arbeitszylinder oder Ventile bestimmte Dichtungsanordnung zum Abdichten der Trennfugen zwischen sich in axialer Richtung gegeneinander bewegenden Teilen, z.B. Kolben und Zylinderwand oder Ventilverschlußglied, und Ventilkörperbohrung usw., die aus einem Dichtungsring aus einem Werkstoff mit gummielastischen Eigenschaften besteht, der in eine Aufnahmenut vorzugsweise etwa quadratischen oder rechteckigen Querschnitts an einem der beiden gegeneinander abzudichtenden Teile einzusetzen ist. Insbesondere ist die hier infrage stehende Dichtungsanordnung für Anwendungsfälle geeignet, die besonders schmalbauende Kolbendichtungen als wünschenswert erscheinen lassen.

Bekannte Dichtungsanordnungen der hier infrage stehenden Art sind die sogenannten Rundscunurringe und hier insbesondere die als O-Ringe bekannten Rundschnurringe mit eingeengten Herstellungstoleranzen. Diese Dichtungsringe haben jedoch den Nachteil, daß der O-Ring oder Rundschnurring in seiner Nut je nach Betätigungsrichtung des Kolbens verschoben wird, es kann zum sogenannten"Walken" kommen. All dies kann eine recht starke Abnutzung des Kolbens zur Folge haben. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung der vorgenannten Art besteht darin, daß der O-Ring durch den anstehenden Luftdruck leicht nach oben angehoben wird und dadurch bei Verwendung bei Kolbendichtungen in Kolbenschieberventilen frühzeitig abgenützt wird, wenn Bohrungen oder Schlitze im Gehäuse überfahren werden müssen, weil der Ring dann so weit vorsteht, daß er beim überfahren der Bohrungen oder Schlitze mit den Kanten dieser Bohrungen oder Schlitze in starker Reibungsberühung gerät.

Dem gegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, hier Abhilfe zu schaffen und eine Anordnung der im Oberbegriff des Anspruchs Λ beschriebenen Art zu finden, die eine bessere Führungsfunktion durch eine größere Führungsbreite wie beim O-Ring bewirkt, darüber hinaus auch eine bessere seitliche Führung in der Aufnahmenut aufweist, um ein Verdrehen bzw. Verwalken des Dichtringes beim Richtungswechsel des Kolbens zu vermeiden und schließlich auch die Möglichkeit einer besseren Verankerung in der Aufnahmenut schafft, um das zum Verschleiß führende Hochkriechen des Dichtrings zu vermeiden.

Zu dem obengenannten Zweck ist gemäß der Erfindung bei der neuen

Anordnung vorgesehen, daß der Dichtungsring im Querschnitt die Gestalt eines C- oder I-förmigen Gebildes hat, das in seinem mittleren Bereich eine Einschnürung beträchtlichen Ausmasses und an seiner dem Gegen-Teil zugewandten Seite eine sich über den größten Teil der Länge der Aufnahmenut erstreckende Führungsaussenf lache besitzt, die zweckmäßigerweise leicht nach aussen gewölbt ist. Hierbei kann z.B. der Dichtungsring an seinen beiden einander gegenüberliegenden Seiten jeweils eine zur Mittelebene oder Quersymmetrieebene hin gerichtete Einschnürung besitzen, deren Tiefe zweckmäßigerweise jeweils 15 — 35%der Ringbreite betragen kann,.die Anordnung kann jedoch z.B. auch so getroffen sein, daß der Dichtungsring nur an einer seiner Seiten eine zur Mittelebene hin gerichtete Einschnürung besitzt, deren Tiefe 25 - 60/>der Ringbreite betragen kann. Die Führungsaussenfläche des Dichtungsringes ist zweckmäßigerweise um einen Betrag nach aussen gewölbt, der etwa 5 - 10 - 12 % der Tiefe der Aufnahmenut entspricht, ihre Länge kann z.B. etwa 80 - 90 der Länge der Aufnahmenut entsprechen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Dichtungsring an der der Führungsaussenflache abgewandten Seite einen in Richtung von aussen nach innen gesehen auf die Einschnürung folgenden und dieser gegenüber eine Verbreiterung des Ringquerschnitts darstellenden Verankerungsfuß besitzt, der dem Nutengrund zugeordnet ist.

Bei Anwendung der neuen Dichtring-Geometrie ergibt sich, wie bereits in der Aufgabe ausgewiesen, eine bessere Führungsfunktion wegen der größeren Führungsbreite, eine bessere seitliche Führung in der Aufnahmenut und die Möglichkeit einer gewissen Federung des Ringes nach innen, der Ring kann sich aufbauchen, z.B.

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wenn ein engeres Zylinderrohr verwendet wird, man kann sich also auch gewissen Abweichungen im Zylinderinnendurchmesser anpassen, und schließlich auch eine bessere Verankerung in der Aufnahmenut des Kolbens. Die Kosten des neuartigen Dichtringes sind praktisch diesselben wie diejenigen beim konventionellen O- bzw. Quadring, da der Mehrmetallaufwand notwendig ist wie bisher und die geometrische Form sich durch den einmaligen Werkzeugaufwand ohne große Mehrkosten ergibt. Die Lebensdauer wird durch die bessere Führungsfunktion und durch die optimierte Halterungsfunktion des speziell geformten Dichtringes um das Mehrfache erhöht, was besonders bei Kolbenschieberventilen gefordert wird. Die breitere Führung bewirkt, daß der Ring nicht beim Überfahren von Schlitzen oder Bohrungen im Gehäuse

sich von Kolbenschieberventilen in den Schlitz eindringen und/somit

stärker abreiben kann.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht im Schnitt" und in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Einzelheit der Anordnung nach Fig. 1, um die nach aussen gerichtete Wölbung des neuen Dichtungsringes zu zeigen, in größerem Maßstab in derselben Darstellungsweise wie in Fig. 1,

Pig. 3 einen Dichtungsring gemäß Pig. 1 in größerem Maßstab, sowie

Pig. 4- und 5 zwei Varianten zu der Anordnung nach Pig. 1 in derselben Darstellungsweise.

Die in Pig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Dichtungsanordnung dient zum Abdichten der Trennfuge 1 zwischen dem Kolben 2 und der Zylinderwand 3, zwischen denen in axialer Richtung eine Relativbewegung stattfindet. Die erfindungsgemäße Anordnung könnte auch für andere pneumatisch oder hydraulisch betriebene Arbeitseinheiten, z.B. für Ventile, hier z.B. zum Abdichten der Trennfugen zwischen dem Ventilverschlußglied und der Ventilkörperbohrung usw. verwendet werden. Diese Dichtungsanordnung besitzt einen Dichtungsring 4,der in einer Aufnahmenut 5 untergebracht ist, die vorzugsweise einen etwa quadratischen - oder rechteckigen - Querschnitt hat, diese Nut ist an der Eolbenaussenseite vorgesehen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Dichtungsring bei der Variante nach Pig. Λ im Querschnitt die Gestalt eines etwa I-förmigen Gebildes hat, das in seinem mittleren Bereich zwei Einschnürungen 6, 7 besitzt, die beträchtliches Ausmaß haben, die Anordnung ist so getroffen, daß der Dichtungsring an seiner dem Gegen-Teil 3 zugewandten Seite eine sich über den größten Teil der Länge der Aufnahmenut erstreckende Pührungsaussenflache 8 aufweist, die zweckmäßigerweise leicht nach aussen gewölbt ist, so daß z.B. beim Überfahren eines Schlitzes 9 der Ring nicht angehoben wird und in den Schlitz eintreten kann. Die Einschnürungen 6,7 an den beiden

ORIGINS

SHSPECTED

einander gegenüberliegenden Seiten des Ringes sind jeweils zur Quersymmetrieebene des Ringes hin gerichtet und haben, wie aus Fig. 3 der Zeichnung zu erkennen ist, eine Tiefe von jeweils 15 - 35 % (ΐ>/|) eier Ringbreite b. Die Breite des gegenüber den Einschnürungen oder der Einschnürung verbliebenen Stegs 1o (Fig. 3) beträgt etwa 3o - 7o % der Ringbreite. Insbesondere aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Führungsaussenflache 8 des Dichtungsringes um einen Betrag "a" nach aussen gewölbt ist, der etwa 5 - 1o - 12 % der Tiefe "t" der Aufnahmenut entspricht. Die Länge "1" der Führungsaussenfläche des Dichtungsringes entspricht etwa 8o - 9o 95 % der Länge "L" der Aufnahmenut. An der der Führungsaussenflache 8 abgewandten Seite besitzt der Dichtungsring einen Verankerungsfuß 11, der in Richtung von aussen nach innen gesehen, gemäß Pfeil 12 auf die Einschnürung 6 bzw. 7 folgt und dieser gegenüber eine Verbreiterung des Ringquerschnitts darstellt, wie aus Fig. 1 hervorgeht. Dieser Verankerungsfuß ist dem Nutengrund zugeordnet und hat gegenüber den entsprechenden Partien des Q-Ringes den Vorteil, daß er nunmehr dem Dichtungsring in seiner Aufnahmenut einen weit besseren, sichereren Halt gibt.Die Breite "c" des Verankerungsfußes entspricht etwa 8o - 9o -' 95 Y° der Länge oder Breite "L" des Nutengrundes.

Bei der Variante nach Fig. 5 besitzt der Dichtungsring 13 nur an einer seiner Seiten eine zur Mittelebene hin gerichtete Einschnürung 14, deren Tiefe "t" etwa 25 - 6o % der Ringbreite "T" betragen kann. In diesem Falle beträgt die Breite des übriggebliebenen Steges entsprechend 4o - 75 % der Ringbreite.

In allen oben geschilderten Fällen kann man die Anordnung so treffen, daß die Breite des Dichtungsringes etwa der Tiefe des Ringes entspricht, derart, daß der Ringquerschnitt etwa in ein Quadrat eingeschrieben werden kann, dann hat man also weitere Variationsmöglichkeiten zur Verfugung.

Pig. 4- zeigt schließlich eine weitere Variante, bei der der Dichtungsring 15 die Gestalt eines stilisierten "I" hat oder nach Art des aus der Festigkeitslehre bekannten sogenannten "Doppel T-Gebildes" ausgebildet ist. Auch hier sind zwei seitliche Einschnürungen 16,17 vorgesehen, die zur Symmetrieebene hin gerichtet sind und dem mittleren Bereich des Dichtungsringes zugeordnet sind, die Oberfläche 18 an der Aussenseite, die mit dem Gegen-Teil zusammenwirkt, ist möglichst lang, so daß sich eine gute !Führung ergibt, während die Einschnürungen die Möglichkeit geben, daß der Ring gut federn kann und sich auch Zylinderinnendur chme as ern verschiedener Größe anpassen kann, z.B. wenn die Herstellungsgenauigkeit zu wünschen übrig läßt, auch hier ist ein Verankerungsfuß 19 relativ großer Länge vorgesehen, mit dessen Hilfe dem Ring in der -^ufnahmenut ein sicherer Kalt gegeben werden kann.

Bei allen oben gezeigten Ausführungsformen sind die Ecken des Ringquerschnitts abgerundet, insbesondere die Ecken an der dem Gegen-Teil zugewandten Seite, also z.B. die Ecken 2o,21 bei der Ausführungsform nach Fig. 4-, die Ecken 22, 23 bei der Ausführungsform nach Fig. 3-, die Ecken 24, 25 bei der Ausführungsform nach Fig. 5· Dieses Abrunden der Ecken insbesondere an der

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GOPV

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dem Gegen-Teil zugewandten Seite bringt den Vorteil mit sich, daß man nunmehr weniger Reibung hat, insbesondere während der Anfahrbewegung, daß darüber hinaus irgend welche Kante von Bohrungen oder Schlitzen leichter, d.h. reibungsloser überfahren werden können.

Der erfindungsgemäße Ring besteht aus einem Material mit gummielastischen Eigenschaften, wobei man bevorzugt Kunststoffmaterial mit solchen gummielastischen Eigenschaften verwendet wird, hier bieten sich in erster Linie Polyurethan oder das unter dem Handelsnamen "Perbunan" bekannte Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) an.

Claims

19-Dosember 198ο D 84-13-real Dipl.-Ing. Kurt Stoll, Lenzlialde 72, 73oo Esslingen Pur pneumatisch, oder hydraulisch betriebene Arbeitseinheiten, z.B. Arbeitszylinder oder Ventile bestimmte Dichtungsanordnung zum Abdichten der Trennfugen zwischen sich in axialer Richtung gegeneinander bewegenden Teilen Ansprüche

1.} Für pneumatisch oder hydraulisch betriebene Arbeitseinheiten, z.B. Arbeitszylinder oder Ventile, bestimmte Dichtungsanordnung zum Abdichten der Trennfugen zwischen sich in axialer Richtung gegeneinander bewegenden Teilen, z.B. Kolben und Zylinderwand oder Ventilverschlußglied und Ventilkörperbohrung, usw., die aus einem Dichtungsring aus einem Werkstoff mit gummielastischen Eigenschaften besteht, der in eine Aufnahmenut vorzugsweise etwa quadratischen oder rechteckigen Querschnitts an einem der beiden gegeneinander abzudichtenden Teile einzusetzen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring im Querschnitt die Gestalt eines C- oder I-förmigen Gebildes hat,

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das in seinem mittleren Bereich eine Einschnürung beträchtlichen Ausmaßes und anseiner dem Gegen-Teil zugewandten Seite eine sich über den größten Teil der Länge der Aufnahmenut erstreckende Führungsaußenflache besitzt, die zweckmässigerweise leicht nach außen gewölbt ist.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Dichtungsring an seinen beiden einander gegenüber-liegenden Seiten jeweils eine zur Mittelebene oder Quersymmetrieebene hin gerichtete Einschnürung besitzt, deren Tiefe zweckmäßigerweise jeweils 15 - 35 % der Ringbreite betragen kann.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring nur an einer seiner Seiten eine zur Mittelebene hin gerichtete Einschnürung besitzt, deren Tiefe 25 - 6o % der Ringbreite betragen kann.

4. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des gegenüber der Einschnürung oder den Einschnürungen verbliebenen Stegs JO - 70 % der Ringbreite beträgt.

5« Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsaußenfläche des Dichtungsringes um einen Betrag nach aussen gewölbt ist, der etwa 5-1o-12% der Tiefe der Aufnahmenut entspricht.

6. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche Λ bis 5i

dadurch, gekennzeichnet, daß die Länge der Führungsaußenfläche des Dichtungsringes etwa 80 - 90 - 95 % der Länge der Aufnahnenut entspricht.

7- Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring an der der Führungsaußenfläche abgewandten Seite einen in Richtung von außen nach innen gesehen auf die Einschnürung folgenden und diesen gegenüber eine Verbreiterung des Ringquerschnitts darstellenden Verankerungsfuß besitzt, der dem Nutengrund zugeordnet ist.

8. Dichtungsanordnung nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Verankerungsfußes etwa 80 - 90 - 95 % der Breite des Hutengrundes entspricht.

9- Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Dichtungsringes etwa der Tiefe des Rings entspricht, derart, daß der Ringquerschnitt etwa in ein Quadrat eingeschrieben werden kann.

10. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9_? dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken des Ringquerschnittes abgerundet sind, insbesondere die Ecken an der dem Gegen-Teil zugewandten Seite.

11. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Kunststoffmaterial mit

ORIGfNAL fNSPECTFH

• ψ *

gummielastischen Eigenschaften, z.B. Polyurethan oder Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) besteht.