DE3443370C2 - Abstreifring für Stangen, insbesondere für Kolbenstangen - Google Patents
Abstreifring für Stangen, insbesondere für KolbenstangenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Abstreifring mit den
im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Ein solcher verstärkter Abstreifring ist bekannt aus Dr.-Ing. E. Schmid u. a. "Handbuch der
Dichtungstechnik", expert Verlag 7031 Grafenau, 1980,
Seiten 200-201 und umfaßt einen Ring
aus einem elastischen, nachgebenden Werkstoff mit einer
weichen, aber verschleißfesten Oberfläche, z. B. aus Gummi
oder aus einem Kunststoff. Vorzugsweise sollte dieser
Ring aus Polyurethan bestehen, da dieser Werkstoff sich
wegen seiner hervorragenden Verschleißfestigkeit, wegen
seiner Elastizität, Festigkeit und Dauerhaftigkeit für
den vorgesehenen Einsatzzweck als besonders geeignet er
wiesen hat; wegen der genannten Eigenschaften zusammen
genommen könnte der Abstreifring seine Abstreifaufgabe
über lange Zeit erfüllen. Sein elastischer Ring be
sitzt eine Lippe, deren inneren Durchmesser man so
wählt, dass er ein wenig kleiner ist als der Aussendurch
messer der Stange, auf welcher der Abstreifring arbeiten
soll. In einem an die Lippe anschließenden Bereich des
Ringes besitzt dieser einen größeren Innendurchmesser,
sodass an dieser Stelle ein Ringspalt zwischen dem Ab
streifring und der Stange, auf welcher der Abstreifring
arbeitet, besteht. Die Lippe verläuft schräg zur Längsachse
und liegt der Stange unter elastischem Andruck an. Zur Ver
stärkung des Abstreifrings ist in den meisten Fällen ein
nicht dehnbarer, inelastischer Ring vorgesehen, welcher
um den Ring aus elastischem Werkstoff herumgelegt und
mit diesem verklebt oder ihm aufvulkanisiert ist.
Der auf diese Weise verstärkte Abstreifring wird in die
zylindrische Öffnung jener Wandung, durch welche die ab
zustreifende Stange hindurchführt, eingepreßt. Die be
kannten Abstreifringe haben den Nachteil, dass sich die
zwischen dem Verstärkungsring und dem aus elastischem
Werkstoff bestehenden Ring durch Kleben oder Vulkanisieren
hergestellte Verbindung im Laufe der Zeit lösen oder
lockern kann, was dazu führt, dass der Druck, mit wel
chem die Lippe der Stange aufliegt, abnimmt, und dass der
Ring aus dem elastischen Werkstoff dazu neigt, der Be
wegung der Stange zu folgen. Wenn es sich bei der Stange
um eine sich axial bewegende Kolbenstange handelt, dann
versucht diese Stange mithin, den Ring in eben dieser
Richtung mitzunehmen. Erfahrungsgemäß tauchen die Probleme
mit der Lockerung der Verbindung zwischen dem Verstärkungs
ring und dem Ring aus elastischem Werkstoff besonders
häufig auf, wenn der elastische Ring aus Polyurethan be
steht. Der Abstreifring kann dann seine Aufgabe, das
Eindringen von Schmutz und Wasser in die Vorrichtung,
die er schützen soll, insbesondere in einen hydraulischen
Zylinder, nicht mehr in dem notwendigen Ausmaß erfüllen.
Dabei ist es aber von besonderer Wichtigkeit, dass der
Abstreifring voll wirksam ist, denn Dichtungen, welche
die Stange umgeben und weiter innen in der zu schützenden
Vorrichtung angeordnet sind, verschleißen sehr rasch,
wenn Schmutz von aussen in sie hineingeführt werden kann.
Höchst unerwünscht ist auch das Eindringen von Wasser
in den Bereich zwischen dem Abstreifring und einer hinter
ihm angeordneten Dichtung, weil dies zu Korrosion in
diesem Bereich führt.
Um zu erreichen, dass der elastische Abstreifring wenigstens
an seiner vorgesehenen Stelle verbleibt und nicht von der
Stange, die er umgibt, mitgenommen wird, ist es bekannt,
den Verstärkungsring mit einem radial einwärts vorspringenden
Flansch zu versehen, welcher den Ring aus elastischem Werk
stoff zurückhält, wenn sich die Verklebung oder Vulkanisation
zwischen ihm und dem Verstärkungsring lockern sollte.
Die Klebung oder Vulkanisation zwischen dem Verstärkungs
ring und dem Ring aus elastischem Werkstoff hat ausser
dem die Aufgabe, das Drehmoment aufzunehmen, welches auf
den elastischen Ring ausgeübt wird, indem die Stange
die Lippe des elastischen Rings aufweitet. Die Gegenkraft
ist in diesem Fall eine Spannung in der durch Kleben oder
Vulkanisieren hergestellten Verbindung, und diese Spannung
kann verhältnismässig grosse Werte annehmen, was die Ur
sache dafür ist, dass sich die Verbindung lösen kann, selbst wenn der äußere Verstärkungsring an seinem der
Lippe abgewandten Ende, wie bei E. Schmid (a. a. O.)
beschrieben, einen radialen Vorsprung hat, welcher
den elastischen Ring hintergreift.
Wenn das geschieht, dann geht ein großer Teil der Kraft,
mit dem die Lippe des unbeschädigten Abstreifringes der
Stange aufliegt, verloren, und das hat zur Folge, dass
die Abstreifwirkung ungenügend wird, selbst wenn der Ab
streifring seine ursprüngliche Lage beibehalten sollte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abstreif
ring der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern,
dass sich der Ring aus elastischem Werkstoff von dem Ver
stärkungsring nicht mehr löst und die Kraft, mit welcher
die Lippe des elastischen Ringes der Stange anliegt,
gleichbleibend wirksam erhalten bleibt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Abstreifring mit
den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegen
stand der Unteransprüche.
Das Drehmoment, welches durch eine Stange auf den Ring
auf elastischem Werkstoff ausgeübt wird, indem dieser
mit seiner Lippe der Stange elastisch aufliegt, führt
dazu, dass in jenem Bereich des Ringes aus elastischem
Werkstoff, welcher sich von der Lippe aus gesehen jenseits
der Drehmoment-Mittellinie befindet, eine radial ein
wärts gerichtete Kraft auftritt; diese radial einwärts
gerichtete Kraft wird durch die erfindungsgemäß vorge
sehene weitere Verstärkung des Abstreifringes aufgenommen;
im Bereich zwischen dem äußeren Verstärkungsring und der
weiteren Verstärkung steht der elastische Werkstoff des
Ringes anders als beim Stand der Technik nicht mehr unter
Spannung, sondern unter Druck, und das hat zur Folge,
dass die Lebensdauer des Abstreifringes nicht mehr von
der Festigkeit der Klebeverbindung oder Vulkanisation
zwischen dem elastischen Ring und seinen Verstärkungen
abhängt. Der erfindungsgemäße Abstreifring ist deshalb
ausserordentlich langlebig.
Der erfindungsgemäße Abstreifring kann sowohl für axial
hin und her gehende Kolbenstangen als auch für sich
drehende Stangen verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in
den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen her
kömmlichen Abstreifring, welcher
in die Öffnung einer Wand einge
setzt ist, durch welche eine
Kolbenstange hindurchgeführt ist,
die
Fig. 2 bis 9 zeigen in größerem Maßstab als die
Fig. 1 acht verschiedene erfindungs
gemäße Abstreifringe, welche sich
insbesondere für Kolbenstangen
eignen, und zwar jeweils im Längs
schnitt durch eine Seite des
Ringes, und die
Fig. 10 und 11 zeigen zwei weitere erfindungs
gemäße Abstreifringe, welche sich
insbesondere für rotierende Stäbe
eignen, in Darstellungen ent
sprechend den Fig. 2 bis 9.
Fig. 1 zeigt einen bekannten Abstreifring 1, welcher
sich insbesondere für Kolbenstangen eignet und in eine
Öffnung einer Wand 2 eingepreßt ist, in welcher eine
zylindrische Kolbenstange 3 läuft. Der Abstreifring 1
ist vorne in der Mündung der Öffnung angeordnet. Weiter
hinten in der Öffnung ist eine Dichtung 4 angeordnet.
Die Aufgabe des Abstreifringes besteht darin, zu ver
hindern, dass Schmutz und Wasser von aussen bis in die
Dichtung 4 vordringen. Der in Fig. 1 gezeigte herkömmliche
Abstreifring besteht aus einem inneren Ring 5 aus einem
elastischen, ein wenig dehnbaren Werkstoff mit hoher Ver
schleißfestigkeit. Ein besonders geeigneter Werkstoff für
diesen elastischen Ring ist Polyurethan, welches eine
ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und mechanische Festig
keit aufweist, elastisch und dauerhaft ist und somit eine
ausgezeichnete Abstreifwirkung zu erzielen erlaubt. An
stelle von Polyurethan kann man auch Nitrilgummi ver
wenden, doch ist dieses nicht so verschleißfest und bringt
nicht dieselbe Abstreifwirkung wie Polyurethan. Der ela
stische Ring besitzt einen weiter hinten in der Öffnung
der Wand 2 gelegenen Bereich mit einem Innendurchmesser,
welcher etwas größer ist als der Aussendurchmesser der
Kolbenstange 3, sodass diese sich frei durch jenen Bereich
des elastischen Ringes 5 hindurchbewegen kann. An diesen
Ringbereich schließt sich nach vorn eine Lippe 6 an, welche
schräg zur Achsrichtung von aussen nach innen verläuft
und an ihrem vorderen Rand einen Innendurchmesser hat,
der etwas kleiner ist als der Aussendurchmesser der
Kolbenstange 3. Die Lippe 6 wird also durch die Kolben
stange aufgeweitet und liegt der Kolbenstange deshalb ela
stisch auf, wobei ihr vorderer Rand eine Abstreifkante
bildet. Der bekannte Abstreifring ist durch einen aussen
gelegenen steifen Ring 7 verstärkt, welcher einen radial
nach innen ragenden Flansch 8 hat. Der Nachteil dieses be
kannten Abstreifringes liegt darin, dass die durch Verkleben
oder Vulkanisieren hergestellte Verbindung zwischen dem
steifen Verstärkungsring 7 und dem elastischen Ring 5 sich im Laufe
der Zeit lockert oder löst, weil die Dehnung der Lippe
6 durch die Kolbenstange 3 eine Zugspannung in der Ver
bindung zwischen dem elastischen Ring 5 und dem Ver
stärkungsring 7 bewirkt, weil sich der elastische Ring
5 in gewisser Weise wie ein zweiarmiger Hebel verhält,
welcher das an der Lippe auftretende, zur Dehnung der
Lippe führende Drehmoment überträgt, wobei der Kraft,
welche an der Lippe radial nach aussen gerichtet ist,
weiter hinten in der Öffnung der Wand 2 eine Kraft im
elastischen Ring 5 entspricht, welche radial einwärts
gerichtet ist und den elastischen Ring von dem Ver
stärkungsring 7 abzulösen sucht; die Drehmoment-Mittel
linie liegt dabei nahe dem äußeren Bereich des Abstreif
ringes. Der Flansch 8 des Verstärkungsringes 7 hat
unter anderem die Aufgabe, den elastischen Ring 5
zurückzuhalten, wenn er sich vom Verstärkungsring 7 ge
löst hat.
Wenn sich die Verbindung zwischen dem elastischen Ring 5
und dem Verstärkungsring 7 gelöst hat, dann hat der
Abstreifring einen wesentlichen Teil seiner Abstreif
wirkung verloren, weil die Kraft, mit welcher die Lippe
6 der Kolbenstange 3 aufliegt, dann beträchtlich ver
ringert ist. Die Abstreifwirkung hängt aber entscheidend
davon ab, wie groß die Kraft ist, mit welcher die Lippe
6 der Kolbenstange 3 aufliegt. Damit diese Auflagekraft
groß ist, muss der Abstreifring der Dehnung durch die
Kolbenstange 3 eine Gegenkraft entgegensetzen können,
und dazu wird der Verstärkungsring 7 benötigt, welcher
beim Dehnen der Lippe 6 ein Ausweichen des elastischen
Ringes verhindert, solange er mit dem elastischen Ring
fest verbunden ist. Da der aussen gelegene Verstärkungs
ring 7, auf welchem sich die Drehmoment-Mittellinie des
elastischen Ringes 5 bildet, diese Aufgabe allein nicht
zuverlässig erfüllen kann, ist erfindungsgemäß zusätzlich
eine weitere ringförmige Verstärkung vorgesehen, welche
die durch das Aufweiten der Lippe 6 hervorgerufene Dreh
kraft in dem der Lippe 6 abgewandten Bereich (in den Figuren
ist es der untere Bereich) des elastischen Ringes als
Druckkraft auffängt, nicht jedoch als Zugspannung, welche
beim Stand der Technik zwischen dem Verstärkungsring 7
und dem elastischen Ring 5 auftritt. Diese Druckkraft
ist radial einwärts gerichtet.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des er
findungsgemäßen Abstreifringes. In Fig. 1 und Fig. 2 sind
Teile, die einander entsprechen, mit übereinstimmenden Be
zugszahlen bezeichnet. Der in Fig. 2 dargestellte Ab
streifring unterscheidet sich von dem in Fig. 1 darge
stellten im wesentlichen darin, dass er in seinem der
Lippe 6' abgewandten Bereich einen weiteren steifen Ver
stärkungsring 9 aufweist, welcher auf der Innenseite des
elastischen Ringes 5 angeordnet ist, wobei die Anordnung in
einer Ausnehmung des elastischen Ringes 5 in der Weise er
folgt ist, dass die innere Mantelfläche des Verstärkungsringes
9 mit der angrenzenden Innenfläche des elastischen Ringes 5'
bündig ist. Der Abstreifring 1' ist in Fig. 2 in ungespanntem
Zustand gezeigt und weist mithin die Gestalt auf, die
er einnimmt, solange noch keine Kolbenstange durch ihn
hindurchgeschoben ist. Die strichpunktierte Linie 10
gibt dabei die Lage an, die eine eingeschobene Kolben
stange einnehmen würde. Die Lage dieser strichpunktierten
Linie 10 läßt erkennen, wie stark die Lippe 6' des
elastischen Ringes 5' beim Einschieben der Kolbenstange
gedehnt würde. Die Fig. 2 enthält weiterhin Kräftepfeile A,
B, D und E, die den Kräfteverlauf im Abstreifring bei
eingeschobener Kolbenstange illustrieren. Ausserdem ist die
Lage der Drehmoment-Mittellinie C eingezeichnet. Weil es
sich bei dem Abstreifring um ein ringförmiges. Gebilde
handelt, ist die Drehmoment-Mittellinie C keine gerade
Achse, sondern eine Kreislinie, welche den elastischen
Ring 5' unterhalb des Flansches 8' des Verstärkungs
ringes 7' umschließt. Genau genommen handelt es sich
nicht einmal um eine Linie, sondern um einen schmalen
Ringbereich, weil der Ring 5' aus einem elastischen,
ein wenig dehnbaren Werkstoff besteht. Wenn die Kolben
stange Druck auf den Rand der Lippe 6' ausübt, dann
neigt der elastische Ring 5' dazu, sich um die Drehmoment-
Mittellinie C zu drehen. Auf seiner Innenseite erfährt der
Ring 5' dabei eine Gegenkraft von dem zweiten Verstärkungs
ring 9, und zwar wirkt diese Gegenkraft, dargestellt durch
den Kräftepfeil B, in Richtung auf den weiter aussen ange
ordneten Verstärkungsring 7' und bewirkt dadurch, dass die
Verbindung zwischen dem äusseren Verstärkungsring 7' und
dem elastischen Ring 5' nicht einer Zugspannung ausgesetzt
wird; vielmehr übt der zweite Verstärkungsring 9 eine
Druckkraft auf den elastischen Ring 5' aus. Wenn die Kolben
stange eine hin und hergehende Bewegung ausführt, dann
greifen an der Lippe 6' auch zur Kolbenstange parallele
Kräfte an, von denen nur diejenige Kraft in Fig. 2 einge
zeichnet ist (Kräftepfeil D), die beim Vorschieben der
Kolbenstange auftritt. Der radial einwärts gerichtete
Flansch 8' übt dabei auf den elastischen Ring 5' eine ent
gegengesetzt gerichtete Kraft (Kräftepfeil E) aus, welche
den elastischen Ring 5' zurückhält, wenn die Verbindung zwi
schen diesem und dem Verstärkungsring 7' sich einmal soweit
lockern sollte, dass sie einer Scherbeanspruchung, wie sie
durch die Kraft D hervorgerufen werden kann, nicht mehr
standhalten kann.
Die Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Abstreifringes, in welchem der elastische
Ring 11 durch einen steifen, im Längsschnitt U-förmigen
Verstärkungsring 12 verstärkt ist, und zwar in der Weise,
dass der eine U-Schenkel 13 auf der Aussenseite und der andere
U-Schenkel 14 auf der Innenseite des elastischen Ringes 11
liegt.
Der innenliegende Schenkel 14 des Verstärkungsringes hat
dieselbe Funktion wie der zweite Verstärkungsring 9 im
Beispiel der Fig. 2. Fig. 3 zeigt ebenfalls die hierfür maß
gebenden Kräfte, nämlich die von der Kolbenstange auf die
Lippe des Rings 11 ausgeübte, radial nach aussen gerichtete
Kraft A und die dadurch hervorgerufene, vom Schenkel 14 des
Verstärkungsringes ausgehende Gegenkraft B, die dadurch ent
steht, dass der elastische Ring 11 unter der Wirkung der Kraft A um
die Drehmoment-Mittellinie C zu schwenken versucht.
Die auf die Lippe ausgeübten Kräfte, welche parallel
zur Kolbenstange verlaufen, werden im vorliegenden Fall
kompensiert durch Scherkräfte in den in der Zeichnung
vertikal verlaufenden Verbindungsflächen zwischen dem
elastischen Ring 11 und den Schenkeln 13 und 14 des
Verstärkungsringes 12. Da eine Verbindung, durch Kleben
oder Vulkanisieren gegen Scherkräfte bekanntlich wieder
standsfähiger ist als gegen Zugkräfte, bedeutet das Auf
treten dieser Scherkräfte praktisch keine Gefahr für die
Festigkeit der Verbindung zwischen dem elastischen Ring
11 und dem Verstärkungsring 12. Um jedoch ganz sicher
zu sein, dass der elastische Ring 11 der auswärts ge
richteten Kolbenbewegung nicht folgt, wenn sich die Ver
bindung zwischen dem elastischen Ring 11 und dem Ver
stärkungsring 12 doch einmal lockern sollte, was im
Hinblick auf Alterungseffekte nicht auszuschließen ist,
kann man den Verstärkungsring 12 wenigstens an einigen
Stellen eindrücken oder abbiegen. In Fig. 4 sind einige
Beispiele dargestellt, die zeigen, wie man so etwas
machen kann. Zum einen ist der äussere U-Schenkel 13
an seinem in der Zeichnung oberen Rand (das ist der Rand,
welcher der Lippe benachbart ist) an einigen Stellen
radial einwärts gedrückt; eine auf diese Weise erzeugte
Einbuchtung ist in Fig. 4 mit der Bezugszahl 15 bezeichnet.
Eine weitere Einbuchtung 16 ist in Fig. 4 etwa in der
Mitte des äusseren U-Schenkels 13 des Verstärkungsringes
angeordnet, wobei der Schenkel 13 am unteren Rand der
Einbuchtung 16 aufgetrennt ist und der abgebogene
Teil dieses Schenkels 13 in den elastischen Werkstoff
des Ringes 11 eingebettet ist. Eine weitere Abbiegung
17 kann am oberen Rand des inneren U-Schenkels 14 des
Verstärkungsringes angeordnet sein. Die Abbiegungen und
Einbuchtungen können an mehreren Stellen des steifen Ver
stärkungsringes 12 am Umfang verteilt angeordnet sein. Die
Abbiegung (wie die Abbiegung 17) kann auch umlaufend
vorgesehen sein. Ein und derselbe Verstärkungsring 12
kann mit der einen oder der anderen Art von Abbiegungen
oder Einbuchtungen versehen sein, es können aber auch
mehrere Arten von Abbiegungen oder Einbuchtungen in ein
und demselben Verstärkungsring 12 angeordnet sein, wie
es z. B. die Fig. 4 zeigt. In dieser Fig. 4 zeigen die
vertikalen, zur Kolbenstange parallelen Pfeile die Kräfte,
die von den Einbuchtungen 15 und 16 und der Abbiegung 17
auf den elastischen Ring 11 ausgeübt werden und ihn davor
bewahren, dass er beim Vorschieben der Kolbenstange mit
genommen wird.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Ab
streifringes, in welchem der elastische Ring 18 mit einem
steifen, im Längsschnitt J-förmigen Verstärkungsring 19 durch
Kleben oder Vulkanisieren verbunden ist, wobei der lange
Schenkel 20 des J achsparallel verlaufend mit der Aussen
seite des elastischen Ringes verbunden ist, während der
kurze Schenkel 21 des J schräg zur Achsrichtung verlaufend
nach innen gerichtet ist. Wie im Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 4 können die Schenkel 20 und 21 des Verstärkungsringes
mit Abbiegungen oder Einbuchtungen versehen sein, ob
wohl das nicht besonders in der Zeichnung dargestellt
ist. Die von der Kolbenstange auf die Lippe des elastischen
Ringes ausgeübte, radial nach aussen gerichtete Kraft
ist in der Fig. 5 durch den Kräftepfeil a dargestellt,
während die vom Schenkel 21 des Verstärkungsringes aus
geübte, schräg nach aussen/vorne gerichtete Gegenkraft
durch den Kräftepfeil b angedeutet ist.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Ab
streifringes; dieses Ausführungsbeispiel ist im Hinblick
auf seine Herstellbarkeit, Wirksamkeit und seine Kosten
besonders bevorzugt. Ähnlich wie im Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 5 ist der elastische Ring 22 mit einem steifen, im
Längsschnitt J-förmigen Verstärkungsring 23 verbunden.
Abweichend vom Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist je
doch der kurze, schräg nach innen/vorne verlaufende
Schenkel 24 des Verstärkungsringes 23 vollständig in den
elastischen Ring 22 eingebettet, während im Ausführungs
beispiel gemäß Fig. 5 die der Ringmitte zugekehrte
Seite des kurzen Schenkels 21 des Verstärkungsringes
freiliegt. Durch das Einbetten des kurzen Schenkels 24
in den elastischen Ring 22 wird der elastische Ring
22 zusätzlich gegen ein Ablösen vom Verstärkungsring 23
gesichert, weil in der Verbindung zwischen beiden auf
tretende Scherkräfte (Kräftepfeile f, g) sich auf beiden
Seiten des kurzen Schenkels 24 ausbilden können. Im Hin
blick auf eine mögliche Mitnahme des elastischen Ringes
22 beim Vorschieben der Kolbenstange ist die Verbindung
zwischen dem kurzen Schenkel 24 des Verstärkungsringes
und dem elastischen Ring 22 eine formschlüssige Ver
bindung, welche den elastischen Ring 22 davor bewahrt,
von der Kolbenstange mitgenommen zu werden, wenn sich
seine Verbindung mit dem Verstärkungsring 23 doch ein
mal lockern sollte. Aber auch selbst dann, wenn man den
kurzen Schenkel 24 nicht - wie in Fig. 6 dargestellt -
schräg zur Ringachse, sondern achsparallel anordnen würde,
würde er eine hinreichende Sicherheit gegen ein Ablösen
des elastischen Ringes 22 bieten. Der kurze Schenkel
24 des Verstärkungsringes muss also nicht schräg zur
Längsachse verlaufen.
Das in Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen
Abstreifring, welcher dem in Fig. 6 dargestellten Abstreif
ring ähnelt. Wiederum ist der elastische Ring 22 durch
einen steifen, im Längsschnitt J-förmigen Verstärkungsring 23 ver
stärkt, dessen achsparallel verlaufender langer Schenkel
27 die Aussenseite des elastischen Ringes 22 bedeckt und
dessen schräg zur Ringachse verlaufender kurzer Schenkel
24 im elastischen Ring 22 eingebettet ist. Abweichend
von dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiels
befinden sich jedoch im kurzen Schenkel 24 des Verstärkungs
ringes einige durchgehende Löcher 25, welche in regel
mässigen Abständen über den Ringumfang verteilt sind.
Diese Löcher 25 sind mit dem elastischen Werkstoff des
Ringes 22 angefüllt, wodurch die formschlüssige Verankerung
des Verstärkungsringes 23 im elastischen Ring 22 be
sonders fest wird. Wegen der Löcher 25 ist der Verstärkungs
ring 23 gemäß Fig. 7 allerdings etwas teurer als der Ver
stärkungsring 23 im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6,
welcher keine solchen Löcher enthält.
Das in Fig. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel ähnelt
dem in Fig. 6 dargestellten. Der Unterschied zwischen
beiden besteht darin, dass sich bei dem in Fig. 8 dar
gestellten Abstreifring das Material des elastischen
Ringes 28 auch über einen Teil des in der Zeichnung
unteren Ringbereiches erstreckt, welcher den langen
Schenkel mit dem kurzen Schenkel des steifen Verstärkungs
ringes 29 verbindet. Dieser untere Bereich 30 des
elastischen Ringes 28 reicht vorzugsweise bis nahe an
die äussere Peripherie des Verstärkungsringes 29 heran;
im gezeichneten Beispiel endet dieser Bereich 30 in
der Flucht der Innenseite des äußeren Schenkels des
Verstärkungsringes 29. Ausser den Scherkräften f und g,
welche den ebenso bezeichneten Scherkräften in Fig. 6
entsprechen, übt der Verstärkungsring gemäß Fig. 8
auch eine nach unten, also in die der Lippe entgegenge
setzte Richtung weisende Kraft (Kräftepfeil h) sowie
eine radial nach aussen gerichtete Scherkraft (Kräfte
pfeil i) auf den Bereich 30 des elastischen Ringes aus.
Gegenüber dem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 hat das
Ausführungsbeispiel in Fig. 8 den Vorteil, dass durch
die Einbettung des unteren Bereiches des Ver
stärkungsringes 29 in den elastischen Ring 28 eine zu
sätzliche Fläche zur Verfügung steht, welche Scher
kräfte und Rückhaltekräfte aufnehmen kann, wodurch der
elastische Ring 28 noch besser festgehalten wird.
Hinsichtlich seiner Wirksamkeit ist der in Fig. 8 dar
gestellte Abstreifring besonders vorteilhaft, aller
dings ist er schwieriger herzustellen als der in
Fig. 6 dargestellte Abstreifring.
Die Fig. 9 zeigt einen Abstreifring ähnlich dem in Fig. 8
dargestellten. Der einzige Unterschied zwischen den beiden
besteht darin, dass der kurze Schenkel 31 des J-förmigen
Verstärkungsringes 29 an seinem Umfang verteilt einige
durchgehende Löcher 32 aufweist, durch welche das Material
des elastischen Ringes 28 hindurchgreift, wodurch - ähn
lich beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 - der steife Ver
stärkungsring 29 fester im elastischen Ring 25 verankert
ist.
Die in den Fig. 2 bis 9 dargestellten Abstreifringe eignen
sich insbesondere für hin und her gehende Kolbenstangen
und die bei Kolbenstangen auftretenden Probleme waren auch
der Ausgangspunkt für die vorliegende Erfindung. Erfindungs
gemäß ausgebildete Abstreifringe sind jedoch auch geeignet
für die Verwendung bei rotierenden Stangen und erweisen
sich dort als besonders widerstandsfähig gegen Wackeln,
Taumeln und ähnlich Bewegungen der Stange. Der Hauptunter
schied zwischen einem Abstreifring für eine Kolbenstange
und jenem für eine rotierende Stange besteht zumeist darin,
dass bei einem Abstreifring für eine rotierende Stange
die Lippe nicht ausserhalb, sondern innerhalb des Loches
liegt, in welchem der Abstreifring angeordnet ist. Zwei
Ausführungsbeispiele von Abstreifringen für rotierende
Stangen sind in den Fig. 10 und 11 dargestellt.
Das in Fig. 10 dargestellte Ausführungsbeispiel hat
Ähnlichkeit mit dem in Fig. 5 dargestellten Aus
führungsbeispiel. Der steife Verstärkungsring 33 für
den elastischen Ring 34 ist im Längsschnitt J-förmig
und ist mit dem elastischen Ring 34 durch Kleben oder
Vulkanisieren verbunden. Im Unterschied zu dem Aus
führungsbeispiel in Fig. 5 befindet sich jedoch die
Lippe 35 des elastischen Ringes in axialer Richtung ge
sehen nicht vor dem vorderen (in Fig. 10 oberen) Ende
des langen Schenkels des Verstärkungsringes 36, sondern
knapp dahinter, und zwischen der Lippe 35 und dem langen
Schenkel des Verstärkungsringes 36 befindet sich im
elastischen Ring eine Ausnehmung 34, welche es ermöglicht,
dass beim Aufschieben des Abstreifringes auf eine Stange,
deren Kontur strichpunktiert dargestellt ist, die Lippe
35 so aufgeweitet werden kann, dass die Reibung der
Lippe 35 auf der Stange möglichst klein bleibt. Durch
das Aufweiten der Lippe 35 wird diese zugleich ein wenig
in axialer Richtung vorgeschoben.
Der in Fig. 11 dargestellte Abstreifring hat Ähnlichkeit
mit dem in Fig. 6 dargestellten, weil der kurze Schenkel
40 des steifen, im Längsschnitt J-förmigen Verstärkungs
rings 38 vollständig in das Material des elastischen
Ringes 39 eingebettet ist. In der Ausbildung und Anordnung
der Lippe 35 des elastischen Ringes entspricht das Aus
führungsbeispiel gemäß Fig. 11 jenem gemäß Fig. 10.
Verstärkungsringe, bei denen die Lippe 35 des elastischen
Ringes so ausgebildet angeordnet ist, wie in den Aus
führungsbeispielen gemäß Fig. 10 und Fig. 11, können in
Abwandlung dieser Ausführungsbeispiele mit solchen steifen
Verstärkungsringen versehen werden, wie sie in den Bei
spielen für Kolbenstangen (Fig. 2-9) beschrieben worden
sind.
In allen Ausführungsbeispielen, die vorstehend beschrieben
wurden, können die elastischen Ringe 5, 11, 18, 22, 34, 39
auf jede geeignete Weise hergestellt werden, z. B. durch
Spritzgießen oder Druckgießen oder indem man sie direkt
an die Verstärkungsringe angießt.
Die spezielle Gestalt der Lippe des elastischen Ringes
ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Die Lippe
kann deshalb auch ohne weiteres eine andere Gestalt auf
weisen als in den gezeichneten Beispielen.
Claims (9)
1. Verstärkter Abstreifring aus einem elastischen,
etwas dehnbaren Werkstoff wie z. B. Gummi oder Kunst stoff für zylindrische Stangen, insbesondere für Kolben stangen, zum Einpassen in eine zylindrische Wandöffnung, in welcher die Stange läuft,
welcher in einem ringförmigen Teilbereich einen Innen durchmesser hat, der etwas größer als der Aussendurch messer der Stange ist, wobei dieser Teilbereich sich in eine ringförmige, radial einwärts vorspringende Lippe mit einem Innendurchmesser fortsetzt, welcher etwas kleiner ist als der Aussendurchmesser der Stange,
und welcher mit einem ihn umgebenden steifen Verstärkungs ring verbunden ist, welcher radial nach aussen gerichtete Kräfte aufnimmt, die dadurch verursacht werden, dass die Stange die sie umgebende Lippe aufweitet,
wobei dieser Verstärkungsring (7', 13, 20, 27, 29, 36) dem elastischen Ring (11, 18, 22, 34, 39) in der Weise zuge ordnet ist, dass auf seiner Innenseite eine Drehmoment- Mittellinie (C) liegt, um welche der elastische Ring sich zu drehen sucht wenn die Lippe (6', 35) von der Stange nach aussen gedrückt wird, und radial einwärts von dieser Drehmoment-Mittellinie (C), in axialer Rich tung von der Lippe (6', 35) aus gesehen jenseits der Drehmoment-Mittellinie (C) der elastische Ring (11, 18, 22, 34, 39) ein weiteres Mal ringförmig verstärkt ist, wobei der Raum zwischen der Drehmoment-Mittellinie (C) und dieser weiteren ringförmigen Verstärkung (9, 14, 21, 24, 40) so vollständig wie möglich mit dem Werkstoff des elastischen Rings (11, 18, 22, 34, 39) angefüllt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung so gewählt ist, dass die weitere ringförmige Verstärkung (9, 14, 21, 24, 40) die radial einwärts gerichtete Kraft aufnimmt, die der elastische Ring (11, 18, 22, 34, 39) ausübt, wenn er sich um die Drehmoment-Mittellinie (C) zu drehen sucht.
und dass radial einwärts von dieser Drehmoment-Mittel linie (C), in axialer Richtung von der Lippe (6', 35) aus gesehen jenseits der Drehmoment-Mittellinie (C) der elastische Ring (11, 18, 22, 34, 39) ein weiteres Mal ringförmig verstärkt ist, wobei der Raum zwischen der Drehmoment-Mittellinie (C) und dieser weiteren ringförmigen Verstärkung (9, 14, 21, 24, 40) so vollständig wie möglich mit dem Werkstoff des elastischen Rings (11, 18, 22, 34, 39) angefüllt ist.
etwas dehnbaren Werkstoff wie z. B. Gummi oder Kunst stoff für zylindrische Stangen, insbesondere für Kolben stangen, zum Einpassen in eine zylindrische Wandöffnung, in welcher die Stange läuft,
welcher in einem ringförmigen Teilbereich einen Innen durchmesser hat, der etwas größer als der Aussendurch messer der Stange ist, wobei dieser Teilbereich sich in eine ringförmige, radial einwärts vorspringende Lippe mit einem Innendurchmesser fortsetzt, welcher etwas kleiner ist als der Aussendurchmesser der Stange,
und welcher mit einem ihn umgebenden steifen Verstärkungs ring verbunden ist, welcher radial nach aussen gerichtete Kräfte aufnimmt, die dadurch verursacht werden, dass die Stange die sie umgebende Lippe aufweitet,
wobei dieser Verstärkungsring (7', 13, 20, 27, 29, 36) dem elastischen Ring (11, 18, 22, 34, 39) in der Weise zuge ordnet ist, dass auf seiner Innenseite eine Drehmoment- Mittellinie (C) liegt, um welche der elastische Ring sich zu drehen sucht wenn die Lippe (6', 35) von der Stange nach aussen gedrückt wird, und radial einwärts von dieser Drehmoment-Mittellinie (C), in axialer Rich tung von der Lippe (6', 35) aus gesehen jenseits der Drehmoment-Mittellinie (C) der elastische Ring (11, 18, 22, 34, 39) ein weiteres Mal ringförmig verstärkt ist, wobei der Raum zwischen der Drehmoment-Mittellinie (C) und dieser weiteren ringförmigen Verstärkung (9, 14, 21, 24, 40) so vollständig wie möglich mit dem Werkstoff des elastischen Rings (11, 18, 22, 34, 39) angefüllt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung so gewählt ist, dass die weitere ringförmige Verstärkung (9, 14, 21, 24, 40) die radial einwärts gerichtete Kraft aufnimmt, die der elastische Ring (11, 18, 22, 34, 39) ausübt, wenn er sich um die Drehmoment-Mittellinie (C) zu drehen sucht.
und dass radial einwärts von dieser Drehmoment-Mittel linie (C), in axialer Richtung von der Lippe (6', 35) aus gesehen jenseits der Drehmoment-Mittellinie (C) der elastische Ring (11, 18, 22, 34, 39) ein weiteres Mal ringförmig verstärkt ist, wobei der Raum zwischen der Drehmoment-Mittellinie (C) und dieser weiteren ringförmigen Verstärkung (9, 14, 21, 24, 40) so vollständig wie möglich mit dem Werkstoff des elastischen Rings (11, 18, 22, 34, 39) angefüllt ist.
2. Abstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Verstärkungsring (13, 20, 27) und die weitere
ringförmige Verstärkung (14, 21, 24) zu einem Teil ver
einigt sind.
3. Abstreifring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass die weitere ringförmige Verstärkung
(24) in den Ring (22) aus dem elastischen Werkstoff einge
bettet ist.
4. Abstreifring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass sich das Material des Rings (22) aus dem
elastischen Werkstoff auch über die Aussenseite eines
sich radial erstreckenden Bereiches des Verstärkungsrings
(29) erstreckt (Fig. 8 und 9).
5. Abstreifring nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, dass in der weiteren ringförmigen Ver
stärkung (24) wenigstens eines, vorzugsweise mehrere über
ihren Umfang verteilte, durchgehende Löcher (25) vorge
sehen sind.
6. Abstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Verstärkungsring (7') und die weitere Ver
stärkung (9) zwei getrennte Teile sind.
7. Abstreifring nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsring
(13) und/oder die weitere ringförmige Verstärkung (14) an
ihrem zur Lippe (6') weisenden Ende in Richtung auf das
Innere des Rings (11) aus dem elastischen Werkstoff ab
gebogen sind, und zwar entweder in Gestalt einer umlaufenden
Abbiegung (17) oder in Gestalt von mehreren über den
Umfang des Verstärkungsrings (13) bzw. der weiteren ring
förmigen Verstärkung (14) verteilten Abbiegungen (15).
8. Abstreifring nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der aussen angeordnete
Verstärkungsring (13) ungefähr in seiner Mitte an einigen
über den Umfang verteilten Stellen (16) eingedrückt ist.
9. Abstreifring nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lippe (35) und
das Ende des äußeren Verstärkungsringes (36) in axialer
Richtung ungefähr an der gleichen Stelle angeordnet
sind und dass zwischen ihnen in dem Ring (34, 39) aus
dem elastischen Werkstoff eine ringförmige Ausnehmung
(37) vorgesehen ist.
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