DE8018485U1

DE8018485U1 - Dichtung für hydraulische Kolben und Kolbenstangen

Info

Publication number: DE8018485U1
Application number: DE8018485U
Authority: DE
Original assignee: Busak and Luyken GmbH and Co
Current assignee: Busak and Luyken GmbH and Co
Priority date: 1980-07-10
Publication date: 1982-06-09

Description

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Anmelderin:

Busak & Luyken GmbH & Go,
Breitwiesenstraße 27
7OOO Stuttgart 80

Stuttgart, 8. März 1982 ZP I 3k ^Gtt

Vertreter;.

Kohler - Schwindling - Späth
Patentanwälte
Hohentwielstraße Ij.'
7000 Stuttgart 1

Dichtung für hydraulische Kolben oder Kolbenstangen

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für hydraulische Kolben oder Kolbenstangen mit einem Dichtring aus einem zähelastischen Kunststoff als Beriihrungsdichtung zwischen ruhendem und bewegtem Maschinenteil und einem den Dichtring 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 -

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im mittleren Bereich des JJichtringes liegt und von der aus die Umfangsflache des jJichtringes zur Niederdruckseite hin unter einem kleinen Keilwinkel zur Gegenlaufflache geneigt ist, und bei der der Dichtring nurεη der niederdruckseitigen Stirnfläche sich axial in der Ausnehmung abstützend angeordnet ist, so daß der radiale Anpressdruck des Spannringes eine Kippbewegung des uichtringes um dessen dichtende Kante bewirkt und dadurch der Keilwinkel in Abhängigkeit vom An-(_ pressdruck verringert wird.

Eine solche Dichtung ist aus der DE-AS 23 25 000 bekannt. Ein besonderer Vorteil der bekannten Dichtung besteht darin, daß sich die Größe des Keilspaltes in Abhängigkeit 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 Wiederdruckseite 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 vjird. Damit wird der Keilwinkel ums ο kl einer und 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 üichtring im Laufe der Zeit mit seiner Umfangsflache an die Gegenlauffläche vollständig anlegt. Die Folge davon ist, daß die hohe Flächenpressung an der der Hochdruckseite zugewandten Kante verlorengeht und auch die rück-

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schleppende Wirkung des Keilspaltes nicht mehr vorhanden ist. Die Wirkung der Dichtung nimmt dann also schlagartig ab, und es tritt auch ein sehr schneller Verschleiß des Dichtringes ein, wenn er mit seiner Umfangsfläche an der Gegenlauffläche anliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch solche Ermüdungserscheinungen begrenzte Lebensdauer der Dichtung j K, zu verlängern.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die von dem Spannring belastete Mantelfläche des Dichtungsringes 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 Rich-'* tung auf die Niederdr\ickseite 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, |

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noch bedeutend verlängert werden konnte.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beträgt die Neigungdsr Mantelfläche gegenüber der Längsachse des Dichtringes 10 bis 15°.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispieles näher beschrieben und ( ) erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung im Querschnitt und

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Dichtring der Dichtung nach Fig. 1.

Die in Fig. 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 1^, 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. Die Anordnung ist zur Achse I oder zur Achse II rotationssymmetrisch. Ist d;.e 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

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Maschinenteil 5 entsteht. Im Anschluß an die Stufe 7 ist die Umfangsflache 9 des Dichtringes 1 von der Kante ausgehend zur Niederdruckseite K 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 Um-

·\ fangsfläche 9 entgegengesetzte Neigung hat. Wie in Fig. 2 j

gesondert dargestellt, hat bei entspanntem Dichtring 1 der Keilwinkel α zwischen der Umfangsfläche 9 und einer zur Achse des Dichtringes parallelen Geraden 11 einen Wert zwischen 5> und 10°. Der Winkel β der kegelförmigen Mantelfläche 8 und einer zur Achse des Dichtringes parallelen Gerade/i12 beträgt 10 bis 15°. Besonders günstige Werte liegen bei OC= 7° und β = 12 bis 13°.

Der auf der Hochdruckseite H herrschende Druck des Mediums dringt ungedrosselt in die Nut 3 des Bauteiles I4. ein und belastet den Spannring 2, der innerhalb der Nut bis an deren naederdruckseitige Flanke J¹ 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 Umfangsfläche 9 an der Gegenlauffläche 6 kommt. Dadurch wird die Lebensdauer

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einer solchen Dichtung, insbesondere bei einem Einsatz

unter hohen Temperaturen, bedeutend verlängert.

Bei dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel wird als Spannring eine sogenannte Vierlippen-Dichtung verwendet. Statt dessen kann auch ein Spannring mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt, ein O-Hing oder ein Nutring Verwendung finden. Es hat sich jedoch die Verwendung einer C 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 beständig 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.

Claims

f Sehutzansprüche

1. Dichtung für hydraulische Kolben oder Kolbenstangen

mit einem Dichtring aus einem zähelastischen Kunststoff als Berührungsdichtung zwischen ruhendem und bewegtem Maschinenteil und einem den Dichtring radial spannenden und abdichtenden, gummielastischen Spannring, wobei der Dichtring eine der Hochdruckseite zugewandte Kante hat, _λ( ) 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 Umfangsfläche des Dichtringes zur Niederdruckseite hin unter einem kleinen Keilwinkel zur Gegenlauffläche geneigt ist, und bei der der Dichtring nur an der niederdruckseitigen Stirnfläche sich axial in der Ausnehmung abstützend angeordnet ist, so daß der radiale Anpressdruck des Spannringes eine Kippbewegung des Dichtringes um dessen dichtende Kante bewirkt und dadurch der Keilwinkel in Abhängigkeit vom Anpressdruck verringert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Spannring (2) belastete Mantelfläche (8) des Dichtringes (1) als Kegelfläche ausgebildet ist, die eine zu der den Keilwinkel (10) bil-

denden Umfangsfläche (9) entgegengesetzte Neigung hat.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung (ß) der Mantelfläche (8) gegenüber der Längsachse des Dichtringes (1) 10 bis 15° beträgt.