DE2029695A1 - Dichtung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH 2029695 DR, TINO HAIBACH

8 München 2, 16. Juni 1970 12 4?8 - K/vM

Greene, Tweed 4 Co., Inc., North Wales, Pennsylvania, USA.

Dichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung und insbesondere auf eine Dichtung der in der US-Patentschrift 1 246 O89 beschriebenen Bauart. Aufgabe der Erfindung ist es, die in der genannten US-Patentschrift beschriebene Dichtung zu verbessern.

Gemäß der Erfindung sind mehrere Dichtungsringe so gestapelt, daß sie nach innen und nach außen gerichtete symmetrische Sehenkel aufweisen. Jeder der Schenkel besitzt einen Linienberührungsdlchtungsrand, der durch die Oberflächen definiert wird, die gegenüber der Achse der Ringe konvergieren. Paßadapterringe oder Spreizringe sind an den Enden des Stapels vorgesehen. Vorzugsweise ist eine Feder vorgesehen, um den Stapel in Axialrichtung vorzuspannen. Wie aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, haben die Dichtungsringe gemäß der Erfindung unerwarteterweise eine Lebensdauer, die etwa dreimal so groß ist wie die Lebensdauer der Dichtungsringe,von denen die Erfindung ausgeht.

Es hat sich gezeigt, daß ein aus Dichtungsringen nach der Erfindung bestehender Stapel eine Lebensdauer von mehr als 600 Perioden besitzt.

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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand

der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer bekannten Dichtung, Fig. 2 einen Längsschnitt einer Dichtung gemäß der Erfindung, Fig. 3 einen Querschnitt des erflndungsgemäfien Dichtungsrings

in größerem Maßstab,

Fig. 4 eine graphische Darstellung, die den Leckstrom pro 100 Perioden in Abhängigkeit von der Lebensdauer in tausenden von Perloden bei der erfindungsgemäßen Anordnung zeigt,

Fig. 5 eine graphische Darstellung, die den Leckstrom pro 100 Perioden in Abhängigkeit von der Lebensdauer in tausenden von Perioden bei einer bekannten Dichtung zeigt,

Fig. 6 eine graphische Darstellung, die den Leckstrom pro 100 Perioden in Abhängigkeit von der Lebensdauer in tausenden von Perioden bei einer bekannten Dichtung zeigt.

In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Teile. Fig.l zeigt einen Längsschnitt einer bekannten Dichtung 10.

Gemäß Fig.l ist ein Zylinder vorgesehen, dessen Stirnwand 14 ein Ende einer Druckkammer definiert· Eine volle Kolbenstange oder ein anderer kreisförmiger Bauteil steht durch eine koaxiale Bohrung der Stirnwand 14 hindurch und bewegt sich hin- und hergehend axial in Richtung des Pfeiles· Das rechte Ende des Zylinders 12 ist rechts der Stirnwand 14 mit einer Ausnehmung versehen, in der mehrere Dichtungsringe gestapelt sind· Das rechte Ende der Ausnehmung ist durch eine Endplatte 18 abgeschlossen, die einen in die Vertiefung einstehenden Vorsprung

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besitzt. Der Deckel 18 ist Über Bolzen 20 gegen die Stirnfläche des Zylinders 12 verspannt.

Die gestapelten Dichtungsringe innerhalb der Ausnehmung 23 weisen einen Adapterring 22 auf, der in Berührung mit der Vertiefung des Deckels 18 steht. Das Gegenstück hierzu, d.h. der Adapterring 30 steht in Berührung mit der Oberfläche 15 der Wand 14. Der Ring 22 hat die Punktion eines Anti-Extrusionsringes. Zwischen den Adapterringen 22 und 30 sind mehrere kreisförmige Dichtungsringe 24,26,28 angeordnet. Durch Einstellung der Schrauben 20 wird bewirkt, daß der Deckel 18 den Ring 22 nach innen nach dem Ring 30 drückt und dadurch die inneren und äußeren Schenkel der Dichtungsringe mit der axialen zylindrischen Wand der Ausnehmung 23 und dem äußeren Umfang der Stange 1-6 in Berührung kommen. Die Ringe 24 bis sind so angeordnet, daß der Strömungsmitteldruck aus dem Zylinder 12 ihre Schenkel ausdehnt, wodurch der Kontakt verbessert wird.

Zwischen der Wand 14 und dem Adapter 30 könnte eine Wellfeder angeordnet sein.

Fig.1 zeigt zwei verschiedene Beispiele bekannter Dichtungen, die zum Zwecke der Bestimmung der Lebensdauer und der Leckverluste untersucht wurden. Die Ergebnisse der Versuche für die beiden Beispiele sind in Pig.5 und 6 dargestellt. In diesen Fig.5 und 6 wurden die Leckverluste in Form von Tropfen pro 100 Perioden als Funktion der Lebensdauer (Zahl von Perioden in Tausenden) aufgetragen.

Bei dem Versuch gemäß Fig.5 wurde die Dichtung nach etwa 190 000 Perioden undicht. Die Dichtung bei dem Versuch gemäß

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Fig. 6 fiel demgegenüber bereits nach 130 000 Perioden aus«

Fig.2 und 3 zeigen die konstruktive Verbesserung der Erfindung. Die Dichtungsanordnung ist allgemein mit dem Bezugszeichen 10' bezeichnet und entspricht in allen Teilen der Dichtungsanordnung nach Fig.l außer in den nachfolgend im einzelnen beschriebenen Teile. Demgemäß sind entsprechende Teile mit entsprechenden Bezugszeichen versehen, die durch einen Strich ergänzt sind.

Wie aus den Fig.2 und 3 ersichtlich« wurde die Gestalt der Dichtungsringe abgeändert, der Deckel l8^f wurde gegen die Stirnfläche des Zylinders 12' verspannt und es ist vorzugsweise eine Feder zwischen der Wand l4^r und dem Spreizring 30' vorgesehen. Die Feder hat vorzugsweise die Gestalt eines Wellringes» Gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung hat die Feder 32 eine freie Höhe von ungefähr 5i5 P (0,2l8 Zoll) und eine zusammengepreßte Höhe von etwa ftfctfi mm (0,109 Zoll), so daß sie eine Druckkraft von etwa 26 kg ausüben kann. Es können auch andere Federn und andere Deckel benutzt werden, denn diese bilden nicht Gegenstand der Erfindung.

In Fig. 3 ist in größerem Maßstab der Dichtungsring 26* dargestellt. Der Dichtungsring 26' besitzt einen nach innen'gerichteten Schenkel 34 und einen nach außen gerichteten Schenkel 36. Die Schenkel 34 und 36 sind identisch und symmetrisch angeordnet. Deshalb wird nur der Schenkel 34 im einzelnen beschrieben.

Der Ring 26' besitzt eine ringförmige Ausnehmung 40 zwischen den Schenkeln 34 und 36 und einen koaxial vorstehenden Bund 38. Die Größe und Form des Bundes 38 entspricht der Größe der Ausnehmung 40.

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DerSchenkel 34 wird durch parallel zueinander verlaufende Oberflächen 42,44 gebildet, die etwa die gleiche Länge haben und an ihren Enden durch konvergierende Oberflächen 46 und 48 verbunden sind, die sich in einem Dichtungsrand 50 schneiden· Die Oberflächen 46 und 48 konvergieren gegenüber der Achse des Dichtungsringes 26'. Die Oberfläche 46 ist länger als die Oberfläche 48, so daß vorzugsweise ein Winkel von etwa 115° gebildet wird. Dieser Winkel muß wenigstens 90° betragen und kleiner sein als l80°.

Der Dichtungsrand 50 jedes Dichtungsringes stellt eine Linienberührung mit der äußeren Oberfläche der Stange 16' dar. Der entsprechende Dichtungsrand des Schenkels 36 stellt eine Linienberührung mit der axial verlaufenden Wand der Ausnehmung 23* dar. I In Verbindung mit einer Dichtung gemäß PIg.2 und 3 wurden Versuche gemacht, um den Leckstrom zu ermitteln, und zwar in Tropfen pro 100 Perioden als Punktion von lOOOen von Perioden. Die Versuchsergebnisse ergeben sich aus Pig.4, Die Dichtung nach der Erfindung ergab erst einen Leckstrom von 4 Tropfen pro 100 Perioden, nachdem 690 000 Arbeitsperioden durchgeführt waren. Die Lebensdauer der Dichtung gemäß Pig.2 und 3 war unerwarteterweise 3 mal oder 4 mal so groß wie die Lebensdauer des den Stand der Technik bildenden Ringes. Der Grund dafür, warum die Dichtung nach Fig.2 und 3 eine solche unerwartete Erhöhung der Lebensdauer ergibt, läßt sich mit Gewissheit nicht sagen. Es wird jedoch angenommen, daß dies eine Folge der Beziehungen zwischen den Oberflä- j chen 46 und 48 und dem Dichtungsrand 50 ist, der eine Linienberührung besitzt, um die Dichtwirkung zu erzielen.

Die Dichtungsringe 24',26' und 28' können aus den verschiedensten Werkstoffen hergestellt werden einschließlich Gummi und Polymer-Plastikmaterial. Gemäß dem bevorzugten AusfUhrungsbeispiel wurden die Dichtungsringe aus carboxylated Buna N hergestellt, welches ein Carboxylat-Butadien-Acrylonnitril Mischpolymerisat ist.

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Ein geeignetes Carboxylated Buna N-Material wird unter dem Warenzeichen "Hycar 1072" von B.F. Goodrich Chemical Co. vertrieben.

Nach dem Ausführungsbeispiel wurde eine Stangendichtung gezeigt* Es liegt Jedoch im Rahmen der Erfindung»eine Dichtungsanordnung in einer Nut in einem beweglichen Kolben vorzusehen.

Es hat sich gezeigt, daß AaXli Benutzung eines einzigen Dichtungsringes 26' gemäß der Erfindung anstelle eines Dichtungsringes 26 nach dem Stande der Technik zu einem beträchtlichen Ansteigen der Lebensdauer der Dichtung nach Fig.l führt. Vorzugsweise wird jedoch die Dichtungsanordnung nach Fig.2 benutzt, um eine optimale Lebensdauer und Dichtungswirkung zu erhalten.

Patentansprüche ;

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BAD OBiGIMAL " jj

Claims (1)

1. F a t e η t a η s ρ r U c h e :

   1. Dichtung, bestehend aus einem Stapel ineinander geschachtelter ' Dichtungsringe« die nach innen und außen verlaufende Schenkel besitzen» die symmetrisch angeordnet sind, wobei ein Spreizring an jedem Ende des Stapels vorgesehen ist, der an den benachbarten Dichtungsring angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel einen UnienberUhrungsdichtrand (50) besitzen, der zwischen konvergierenden Oberflächen (46,48) gegenüber der Achse der Ringe gebildet wird, und daß der von diesen Oberflächen eingeschlossene Winkel wenigstens 90° und höchstens l80° beträgt.

   2. Dichtung nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzei c h nine

   daß die Ringe aus Carboxylat Butadien Acrylonitril Mischpolymerisaten hergestellt sind.

   5. Dichtung nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe im Querschnitt Y-förmig ausgebildet sind, wobei eine Ausnehmung (40) zwischen den Schenkeln eines jeden Rings einen kreisförmigen koaxialen Bund (38) des benachbarten Ringes aufnimmt.

   4. Dichtung nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet , daß.der Winkel etwa 115° beträgt.

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