DE3709320A1 - Hydraulische dichtvorrichtung zum abdichten eines ringspalts - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Dichtvor­ richtung zum Abdichten eines Ringspalts zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Körpern, von dem der eine zur Aufnahme der Dichtvorrichtung eine Ringnut aufweist, die wenigstens auf der Niederdruckseite eine Seitenwand hat, mit einem elastischen Ring und einem aus einem gleit­ fähigen Kunststoff bestehenden Gleitring, der an seiner freien Umfangsfläche eine ringförmige Dichtrippe aufweist.

Bei einer bekannten Dichtvorrichtung dieser Art (US-PS 39 09 016) ist eine zylindrische Stange in der Zylinder­ bohrung eines Gehäuses angeordnet. Die Ringnut befindet sich im Gehäuse. Sie nimmt am Nutgrund einen elastischen O-Ring und am radial inneren Nutende einen Gleitring, beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen, auf. Dessen als Kante ausgebildete Dichtrippe liegt am zylindrischen Schaft an. Die der Druckseite zugewandte Flanke dieser Dichtrippe verläuft nahezu in einer zur Mittelachse senk­ rechten Ebene; die der Niederdruckseite zugewandte Flanke hat eine wesentlich geringere Neigung zur Mittelachse und wird durch eine Konusfläche begrenzt. Da der elasti­ sche Ring beim Einbau zusammengedrückt wird, ergibt sich eine Radialkraft, mit der die Dichtrippe gegen den zylin­ drischen Schaft gedrückt wird. Beim Auftreten von hydrau­ lischem Druck wird der elastische Ring komprimiert, was eine zusätzliche radiale Andruckkraft an der Dichtrippe ergeben kann. Da im übrigen der elastische Ring dichtend gegen den Nutgrund, die niederdruckseitige Nutseitenwand und den Gleitring anliegt, ist die Druckseite des Spalts gegenüber der Niederdruckseite abgedichtet.

Diese Dichtvorrichtung arbeitet zufriedenstellend, wenn der eine Körper relativ zum anderen Körper lediglich einen Axialhub durchführt. Wenn dagegen allein oder zu­ sätzlich eine Rotationsbewegung vorgesehen ist, haben sich Undichtigkeiten gezeigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrau­ lische Dichtvorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die auch zum Abdichten eines Ringspalts zwi­ schen zwei relativ zueinander drehenden Körpern geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gleitring einen sich wenigstens teilweise über die Höhe des elastischen Rings erstreckenden Radialflansch zur Anlage an der niederdruckseitigen Seitenwand der Ringnut besitzt.

Diese Konstruktion beruht auf der Überlegung, daß sich der Gleitring infolge Reibungskupplung zwischen der Dicht­ rippe und der damit zusammenwirkenden Zylinderfläche relativ zur Ringnut und zum elastischen Ring drehen kann. Dies kann zu einer Undichtigkeit zwischen dem Gleitring und dem elastischen Ring führen. Aus diesem Grund ist am Gleitring ein Radialflansch vorgesehen. Dieser wird bei Druckbelastung gegen die niederdruckseitige Seitenwand der Ringnut gepreßt. Die dabei erzeugten Reibungskräfte verhindern eine Drehung des Gleitringes, so daß dieser trotz der relativen Drehbewegung der beiden Körper seine feste Lage in der Ringnut bzw. zum elastischen Ring bei­ behält. Demzufolge kann sich im Betrieb auch kein Leckpfad zwischen den beiden Ringen bilden. Durch entsprechende Bemessung des Radialflansches kann man sicherstellen, daß dieser Erfolg auch beibehalten bleibt, wenn infolge von Temperaturänderungen und unterschiedlichen Wärmeaus­ dehnungskoeffizienten des Gleitrings und des anliegenden Körpers die Reibung zwischen beiden Teilen zunimmt. Eine solche Reibungszunahme tritt beispielsweise auf, wenn der Gleitring aus Polyfluoräthylen besteht, das einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Stahl besitzt, und die Dichtvorrichtung bei niedrigen Temperaturen ange­ wendet werden muß. Der Radialflansch erleichtert auch die Montage, weil die Einbaulage des Gleitringes leichter erkennbar ist.

Wenn die Dichtrippe durch zwei Flanken mit unterschied­ licher Neigung zur Mittelachse begrenzt ist und die Flanke geringerer Neigung der Niederdruckseite zugewandt sein sollte, sollte dafür gesorgt werden, daß sich der Radial­ flansch auf der Seite der Flanke mit geringerer Neigung befindet. Der Radialflansch befindet sich dann ebenfalls auf der Niederdruckseite. Es ist auf einem Blick erkenn­ bar, ob die Einbaulage richtig oder falsch ist.

Günstig ist es ferner, daß der Radialflansch etwa radial verlaufende Einschnitte aufweist. Auf diese Weise kann Druckmittel, das möglicherweise auf die Niederdruckseite des elatischen Ringes gedrungen ist, nach außen abgelei­ tet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäße Dichtvorrichtung,

Fig. 2 eine Ansicht des Gleitringes in Richtung des Schnittes A-A und

Fig. 3 ein Diagramm mit der Belastung des Gleitringes.

Gemäß Fig. 1 ist ein rotierender zylindrischer Körper 1 in einer Zylinderbohrung 2 eines aus zwei Gehäuseteilen 3 und 4 bestehenden zweiten Körpers 5 angeordnet, so daß sich ein zylindrischer Ringspalt 6 auf der Druckseite und ein entsprechender zylindrischer Ringspalt 7 auf der Niederdruckseite ergibt. Der Druck wirkt also in Richtung des Pfeiles P.

Im äußeren Körper 5 befindet sich eine Ringnut 8, die einen Nutengrund 9, eine druckseitige Seitenwand 10 und eine niederdruckseitige Seitenwand 11 besitzt. In dieser Ringnut 8 ist am Nutengrund ein elastischer O-Ring 12 und zum offenen Nutenende hin ein Gleitring 13 aus Poly­ tetrafluorähtylen oder einem anderen gleitfähigen Kunst­ stoff angeordnet.

Dieser Gleitring 13 besitzt eine Dichtrippe 14 mit einer scharfen Kante 15. Die Dichtrippe ist durch zwei Flanken 16 und 17 begrenzt. Die die Flanke 17 bildende Konusflä­ che hat eine geringe Neigung zur Mittelachse M der Dicht­ vorrichtung. Die Flanke 16 dagegen bildet einen Winkel nahe 90° zur Mittelachse M und daher praktisch eine Stu­ fe. Auf der Seite der Flanke 17 schließt ein Radialflansch 18 an, der sich zwischen dem elastischen Ring 12 und der niederdruckseitigen Seitenwand 11 erstreckt. Der Radialflansch ist an einander gegenüberliegenden Seiten mit radialen Einschnitten 19 und 20 versehen.

Bereits aufgrund des Einbaus ist der elastische Ring 12 radial zusammengedrückt und übt daher eine gewisse radia­ le Anpreßkraft auf den Gleitring 13 aus. Die Kante 15 liegt daher mit einer vorbestimmten, wählbaren Kraft am inneren Körper 1 an. Wenn der Druck P auftritt, wird der elastische Ring 12 axial zusammengedrückt, wie es Fig. 3 veranschaulicht, wodurch sich eine zusätzliche Radialkraft ergeben kann, welche die Dichtwirkung im Bereich der Kante 15 unterstützt. Gleichzeitig wird der gesamte Gleitring 13 teils direkt, teils über den elasti­ schen Ring 12 durch den Druck P axial belastet und daher gegen die Seitenwand 11 des Gehäuses 5 gedrückt. Die dabei entstehende Gegenkraft führt dazu, daß der Gleit­ ring 13 mit seinem Radialflansch 18 reibungsschlüssig an der Seitenwand 11 anliegt.

Wenn nun der innere Körper rotiert, vermag er den Gleit­ ring 13 nicht in der Drehung mitzunehmen, da dieser durch die Anpressung an die Seitenwand 11 im Gehäuse festgehal­ ten wird. Es kann sich daher nicht infolge Drehung und dadurch bedingter Abnutzung ein Leckspalt zwischen ela­ stischem Ring 12 und Gleitring 13 bilden. Die Abdichtung bleibt dauernd erhalten.

Die radialen Einschnitte 19 und 20 dienen dazu, kleine Leckölmengen, die am elastischen Ring 12 vorbei auf die Niederdruckseite gelangt sein könnten, über den Spalt 7 abzuführen.

Besonders geeignet ist eine solche hydraulische Dichtvor­ richtung beispielsweise für die Abdichtung eines Dreh­ schiebers einer hydrostatischen Lenkvorrichtung in seinem Gehäuse. Die Kante 15 sorgt für eine ausreichende Abdich­ tung, ohne daß eine große Reibung bei der Drehung des Schiebers auftritt. Er kann daher selbsttätig in die Neutralstellung zurückkehren, wie sie bei solchen Schie­ bern durch Neutralstellungsfedern vorgegeben ist. Der Gleitring 13 wird nicht durch Drehung mitgenommen und stellt eine dauerhafte Abdichtung sicher.

Außerdem ist der Gleitring leichter zu montieren, weil der Radialflansch 18 die Einbau-Orientierung vorgibt und weil der Flansch es erlaubt, den Gleitring besser zu erfassen.

Selbstverständlich kann diese Form des Gleitringes bei allen Bewegungen zwischen den Körpern 1 und 5 angewendet werden, also auch bei einer Axialbewegung oder bei einer schraubenförmigen Bewegung.

Claims (3)

1. Hydraulische Dichtvorrichtung zum Abdichten eines Ringspalts zwischen zwei relativ zueinander bewegli­ chen Körpern, von dem der eine zur Aufnahme der Dicht­ vorrichtung eine Ringnut aufweist, die wenigstens auf der Niederdruckseite eine Seitenwand hat, mit einem elastischen Ring und einem aus einem gleitfähi­ gen Kunststoff bestehenden Gleitring, der an seiner freien Umfangsfläche eine ringförmige Dichtrippe auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (13) einen sich wenigstens teilweise über die Höhe des elastischen Rings (12) erstreckenden Radialflansch (18) zur Anlage an der niederdruckseitigen Seitenwand (11) der Ringnut (8) besitzt.

2. Hydraulische Dichtvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Dichtrippe durch zwei Flanken mit unterschied­ licher Neigung zur Mittelachse begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Radialflansch (18) auf der Seite der Flanke (17) mit geringerer Neigung befin­ det.

3. Hydraulische Dichtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialflansch (18) etwa radial verlaufende Einschnitte (19, 20) aufweist.