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Kolben- oder Gehäuseabdichtung Die Erfindung betrifft Kolben- oder
Gehäuseabdichtungen, insbesondere für druckmittelbetätigte Geräte mit hin- und hergehender
oder drehender Bewegung. Neben Lippenringmanschetten, Nutringmanschetten oder dergleichen
Dichtungen werden elastische endlose Dichtungen mit kreisförmigem Querschnitt wegen
ihrer mannigfachen Vorzüge mit Vorliebe verwendet.
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Elastische Dichtringe mit kreisförmigem Querschnitt werden meist so
eingebaut, daß ihr Querschnitt von den gegeneinander abzudichtenden Teilen verformt
wird, wodurch infolge der Elastizität des Dichtringes eine kraftschlüssige, dichtende
Berührung zwischen Dichtring einerseits und den gegeneinander abzudichtenden Bauteilen
andererseits erzielt wird. Die Nuttiefe für den Dichtring ist hierbei kleiner als
der Querschnittdurchmesser des Dichtringes. Die Nutbreite muß größer sein als die
Ringdicke, damit genügend Raum für die Verformung des Dichtringes zur Verfügung
steht. Die Ringnut kann entweder in der Welle oder in der Bohrung angebracht sein.
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Die Wirkung solcher Dichtringe ist vor allem von der Genauigkeit der
Nutendurchmesser abhängig. Geringe Abweichungen führen bereits zu Undichtigkeit
oder zu unzulässig hoher Reibung.
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Eine andere Einbauweise besteht darin, daß der Dichtring in eine Nut
des Gehäuses eingelegt wird, deren Tiefe größer ist als der Querschnittdurchmesser
des Dichtringes. Der Innendurchmesser des ungespannten Dichtringes ist kleiner als
der Außendurchmesser der abzudichtenden Welle, so daß der Dichtring die Welle -elastisch
umspannt. Die Gehäusenut ist breiter als die Dicke des Ringes, damit das Druckmedium
Zutritt zum Dichtring hat. Diese Anordnung ist nicht so empfindlich gegen Ungenauigkeiten
der Nut und ergibt geringere Reibungsverluste, ist bei niedrigen Drücken aber nicht
dicht.
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Bekannt ist ferner, daß zur Abdichtung von Zylinder und Kolben elastische
Dichtringe so angeordnet werden, daß der Außendurchmesser des ungespannten, auf
den Kolben zu montierenden Dichtringes größer ist als die Zylinderbohrung.
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Auch diese Anordnung ist bei niedrigen Drücken nicht dicht; überdies
verringert sich ihre Dichtfähigkeit schon bei geringfügigen Abweichungen von der
optimalen Nutbreite.
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Man ist daher bei bekannten Dichtungsanordnungen dazu übergegangen,
zusammen mit dem weichen elastischen Dichtring eine ringförmige Schraubenfeder in
das Gehäuse einzulegen. Sie verleiht dem Dichtring zusätzliche Spannung und damit
ausreichende Dichtheit auch dann, wenn der Druckmitteldruck auf eine geringe Höhe
abfällt. Die bekannte Anordnung, bei der die Dichtung im Gehäuse untergebracht ist,
um eine Welle abzudichten, gibt dem Dichtring und der Ringfeder am Außenumfang reichlich
Raum. Der Ring liegt an der dem hydraulischen Druck abgewendeten Seite an der Nutenwand
an. Die Feder stützt sich seitlich an der druckseitigen Nutenwand ab und drückt
schräg nach innen auf den Außenumfang des Dichtringes. Der Mangel dieser Anordnung
ist darin zu sehen, daß auch hier Unterschiede in der Breite der Nut sich auf die
Anpreßkraft der ringförmigen Schraubenfeder auswirken, wozu noch der Nachteil kommt,
daß ihre Radialspannung nie genau erfaßbar ist. Auch wird für die Unterbringung
einiger Raum zusätzlich in Anspruch genommen, der bei manchen Konstruktionen, beispielsweise
bei Schieberventilen mit Ringkanälen und Dichtkanten, vielfach nicht vorhanden ist.
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Die Erfindung vermeidet die Nachteile, die den üblichen Rundringdichtungen
anhaften, dadurch, daß sie in an sich bekannter Weise zu dem Dichtring einen geschlitzten
Ring aus hartem Material in die Ringnut einlegt, und zwar so, daß der Dichtring
an der Dichtfläche und einer Nutenwand anliegt und daß der geschlitzte Ring in der
entgegengesetzten Ecke des Nutengrundes eingelegt ist, wobei sich der Dichtring
über den geschlitzten Ring an den Flächen der gegenüberliegenden Ecke abstützt.
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Eine bekannte Kolbenabdichtung hat die Aufgabe, die seitliche Abdichtung
eines geschlitzten Kolbenringes in der Nut durch zwei Rundschnurringe zu bewirken,
die mit ihm zusammen in die Nut eingelegt sind und sich an seine beiden Stirnseiten
anpressen. Die Rundschnurringe haben hierbei keine Berührung mit der abzudichtenden
Fläche. Als Dichtelement
zwischen Kolben und Zylinderwand wirkt
allein der Kolbenring.
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Auch bei anderen Kolbenabdichtungen ist es bekannt, harte, geschlitzte
Metallringe und einen weichen Rundschnurring miteinander zu paaren, und zwar so,
daß der Rundschnurring die Abdichtfunktion übernimmt und durch die beigefügten geschlitzten
Ringe aus hartem Material davor geschützt wird, in den Dichtspalt zwischen den Dichtflächen
eingeklemmt zu werden. Auf die Dichtwirkung an sich haben die Metallringe keinen
Einfluß.
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Bei der Erfindung wird mit Vorteil als Druckring ein handelsüblicher
Sprengring aus Rundstahl verwendet, dessen Drahtdicke sich nach Durchmesser und
Breite der Nut richtet und der den Dichtring verformt. Durch diese Verformung wird
das Federungsvermögen des Dichtringquerschnittes dazu benutzt, diesen gegen die
abzudichtende Welle von der Zylinderwand und gegen die dem hydraulischen Druck abgewendeten
Nutenflanken eine Vorspannung zu geben, die auch bei niedrigen hydraulischen Drücken
sichere Abdichtung bewirkt. Es wird dadurch ermöglicht, die Toleranzen bei der Herstellung
der Breite und der Durchmesser der Nuten zu vergrößern und damit die Herstellungskosten
herabzusetzen. Ferner kann bei zu groß ausfallenden Nuten aus einer Auswahl von
Sprengringen mit kleinen Unterschieden in der Querschnittsgröße jeweils derjenige
ausgesucht werden, der dem bei der Herstellung erreichten Nutenmaß bezüglich der
Abdichtungswirkung am besten entspricht. Der geeignete Ring wird durch Ausmessen
der Nut ermittelt. Es besteht dann noch die Möglichkeit, die Anpressung durch Übergehen
zur nächstgrößeren oder nächstkleineren Materialdimension zu vermindern oder zu
erhöhen. Der Raumbedarf der Dichtringanordnung ist gering sowohl in radialer als
auch in axialer Richtung, denn der größte Teil des Druckringes nimmt in der Ecke
des Ringraumes einen Platz ein, der als toter Raum zu betrachten ist. Verglichen
mit den für ähnliche Zwecke verwendeten ringförmigen Schraubenfedern ist der offene
Druckring ein einfaches Maschinenelement von niedrigem Preis.
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Die Erfindung muß aber nicht auf die Verwendung handelsüblicher Sprengringe
beschränkt bleiben. Es können auch Ringe anderer Querschnittsform, beispielsweise
viereckige Ringe, verwendet werden. Auch braucht der Ring keine federnde Eigenschaft
zu haben, da ihm nur die Aufgabe zukommt, eine Ecke des Ringraumes so weit auszufüllen,
daß er den Gummidichtring mit dem gewünschten Anpreßdruck in die gegenüberliegende
Ecke drückt. Beispielsweise können Ringe aus Blei oder Kunststoffen dieselbe Aufgabe
erfüllen. In der Zeichnung zeigt Abb. 1 die Anwendung der Erfindung bei einer Kolbenstangenabdichtung,
Abb. 2 bei einer Kolbenabdichtung.
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Der Eintritt des Druckmittels in den Ringraum erfolgt aus der Pfeilrichtung.
Die Teilräume 1 und 2 der Nut stehen durch die Öffnung 3 im Druckring 4 miteinander
in Verbindung und werden vom Druckmittel erfüllt, das in bekannter Weise die dichtende
Anlage des Dichtringes 5 an die Wand 6 des Ringraumes und an die Kolbenstange 7
bzw. die Zylinderwand unterstützt. Der Druckring 4 stützt sich an der gegenüberliegenden
Wand 9 und an der Ringfläche 10 der Nut ab und übt, seinem Durchmesser entsprechend,
am ganzen Umfang einen Druck auf den Dichtring 5 aus, der auch bei niedrigen hydraulischen
Drücken eine ausreichende Abdichtwirkung gewährleistet.