DE2351066C2 - Lippendichtung für Nn- und hergehende Stangen, insbesondere für Hochdruckstoßdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lippendichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Gattung.

Zur Abdichtung von hin- und hergehenden Stangen, beispielsweise Kolbenstangen, Ventilschäften, Stoßdämpfern, werden vielfach Dichtungsringe mit einer elatisch nachgiebigen Dichtlippe eingesetzt Dazu ist es allgemein bekannt die Berührungsstelle der Dichtlippe 5<> mit der Stangenoberfläche linien- oder flächenförmig auszubilden, wobei insbesondere bei niederem Druck des abzudichtenden Mediums die Linienberührung und bei unter hohem Druck stehenden, abzudichtenden Medium die Hächenberührung bevorzugt werden.

Durch die DT- PS 1 243 934 ist eine Ventilschaftabdichtung bekannt welche im Bereich ihrer zylindrischen Dichtfläche eine beide Stirnflächen der Dichtung verbindende, schraubenlinienförmig verlaufende Schmiernut aufweist, die eine gleichmäßige und dosierte Schmierung des sich hin und her bewegenden Ventilschaftes ermöglichen soll. Eine solche Ausführung ist als Hochdruckdichtung nicht brauchbar, da das abzudichtende Medium durch die Dichtflächennut von einer Seite der Dichtlippe zur anderen Seite durchdringen kann.

Zur Abdichtung von sich drehenden Wellen oder Achsen ist es durch die US-PS Re 15 061 bekannt, in einer auf der Wellenoberfläche aufliegenden Dichtlippenfläche eine axial nicht durchgehende, spiralförmige Nut vorzusehen. Infolge der umlaufenden Drehrichtung der abzudichtenden Welle ist es möglich, daß das abzudichtende Medium in die Spiralnut gefördert wird und dabei zur Schmierung zwischen Dichtlippe und Wellenoberfläche beiträgt Der Einsatz einer solchen Dichtung bei hin- und hergehenden Stangen würde jedoch kaum zur Verbesserung der Schmierwirkung zwischen DiehtBppe und Stangenoberfläche beitragen.

Darüber hinaus ist es durch die US-PS 2 161 767 nicht neu, bei Wellendichtungsringen mit einer Flä- ^enberiährung zwischen Dichtlippe und Wellenoberfläche die Lauffläche der Dichtlippe mit einer umlaufenden, ringförmigen Nut zu versehen und damit die Dichtfläche in zwei axial nebeneinanderliegende Dichtflächenzonen zu unterteilen.

Die DT-AS 2 101 120 offenbart den weiteren Gedanken, die mittels einer in der Dichtfläche eingearbeiteten umlaufenden Nut in zwei Dichtflächenzonen unterteilte Dichtfläche eines Wellendichtungsringes auf der dem abzudichtenden Medium zugewandten Seite der Dichtlippe mit einer in Umfangsrichtung geschlossenen Dichtzone auszubilden und den menibranseitigen Dichtflächenbereich durch mehrere, am Umfang der Dichtlippe »erteilte Axialnuten als Stützlager für die Dichtlippe zu verwenden. Die Axialnuten haben dabei die Aufgabe, ein von der Rüsckseite der Dichtung separat herangeführtes Schmiermittel in den Stützlagerbereich der Dichtfläche heranzuführen und damit eine hydrodynamische Schmierwirkung bei sich drehender Welle zu ermöglichen.

Zur Verbesserung der Schmierung von Gleitflächen bei Lippendichtungen ist durch die GB-PS 499 480 bereits bekannt in die auf einer rotierenden V/elle oder hin- und hergehenden Stange aufliegende Dichtlippenfläche mehrere geneigt zur Dichtungsachse und parallel zueinander verlaufende Nuten mit in Umfangsrichtung wellen- oder zickzackförmigem Verlauf vorzusehen. Die Nuten sind abwechselnd zur einen oder anderen Seite der Dichtlippe hin offen. Die zwischen den Nuten verbleibenden Stege weisen dreieckförmige Querschnitte auf. Sowohl der Nutenverlauf als auch der zur Wellen- bzw. Stangenoberfläche hin spitze Stegquerschnitt verhindern den Einsatz einer Dichtung zum Abdichten von unter hohem Druck stehenden Medien.

Die DT-OS 1 946 570 kommt der Forderung nach verbesserten Gleit- und Schmierverhältnissen bei Hochdruckdichtungen insofern näher, als daß zumindest im späteren Betriebszustand die Dichtlippenfläche eine umlaufende, in sich geschlossene Dichtflächenzone aufweist, während die Dichtlippe zur Mediumsseite hin offene axiale Einschnitte aufweist. Nachteilig ist bei Verwendung einer solchen Dichtung als Stangendichtung der achsparallele Verlauf der Einschnitte, da bei der rein axialen Relativbewegung sich im Bereich der zwischen den Nuten auf der Stangenoberfläche aufliegenden Dichtflächensegmente kein ausreichendes hydrodynamisches Druckpolster zur Schmierung und Entlastung aufbauen kann.

Die Erfindung geht von einer derartigen Lippendichtung aus. wie sie im übrigen im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lippendichtung der zuvor beschriebenen Art für hin- und hergehende Stangen zum Abdichten eines Hochdruckmediums so zu verbessern, daß sich infolge der axialen Stangenbewegung eine dosierte Zufuhr des Druckme-

diums zwischen die AbstützDächen der Dichüippe und die Stangenoberfläche ermöglicht und damit einerseits die Dichüippe entlastet und andererseiis die Schmierung der auf der Stangenoberfläche gleitenden Dichtlippe verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die auf der Stangenoberfläche aufliegenden Begrenzungskanten der Nuten über einen wesentlichen Teil ihrer axialen Erstreckung schräg zur Stangenachse verlaufen. Bei der hin- und hergehenden Bewegung der to Stangenoberfläche werden von dem in den Nuten sich stauenden Flüssigkeitsmedium Teile davon mit unter die auf der Stangeoberfläche aufliegenden Abstützflächen der Dichtiippe gefördert. Der schräge Verlauf der Begrenzungskanten der Nuten sorgt dabei für einen möglischt gleichmäßigen hydrodynamischen Aufbau eines Druckentlastungs- und Schmierkeiles zwischen Dich!lippe und Stangenoberfläche.

Weiterhin wird vorgeschlagen, die radiale Tiefe der Nuten derart zu bemessen, daß sie sich nur über einen Teil des radialen Dichtlippenquerschnittes erstrecken. Einerseits genügen für die Zufuhr des Druckmediums in den Dichtflächenbereich radial relativ weniger tiefe Nuten, andererseits trägt der ringförmig geschlossene radial äußere Teil der Dichtlippe zu einer höheren mechanischen Belastbarkeit der Dichtlippe bei.

Von weiterem Vorteil ist es, wenn die vor der ringförmigen Dichtzone endenden Nuten über eine i'mlaufende Ringnut miteinander verbunden sind. Auf diese Weise ist ein über den Umfang gleichmäßiger Druckaufbau durch das abzudichtende Medium vor der Dichtzone, verbunden mit einer gleichmäßigen, hydrodynamischen Schmierung und Entlastung der Dichtzone, gewährleistet

Auch ist es denkbar, daß die Nuten eine unterschiedliehe Tiefe und/oder Breite aufweisen, und zwar derart, daß die Querschnittsflächen der Nuten zur Mediumsseite in radialer und/oder Umfangsrichtung zunehmen. Dadurch wird eine weiter verbesserte Zufuhr des Mediums in die Nuten und damit zwischen Dichtlippe und Stangenoberfläche erreicht.

Schließlich wird vorgeschlagen, die Dichtlippe in an sich bekannter Weise von einem Schraubenzugfederring zu umgeben, dessen radiale Wirkungslinie in einer durch die Dichtzone verlaufenden, radialen Ebene liegt. Durch diese Maßnahme läßt sich die Dichtpressung und damit die Dichtwirkung im Bereich der eigendlichen Dichtstelle der Dichtlippe, nämlich der Dichtzone, noch erhöhen, was in Verbindung mit der besonderen Ausbildung und der damit erzielbaren hydrodynamisehen Schmierung und Entlastung der gesamten Dichtlippenlauffläche möglich ist.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 bis 3 Dichtungsprofile mit verschieden ausgebildeten Nuten im Bereich der Dichtlippenlauffläche.

F i g. 1 zeigt einen halben Querschnitt durch eine Stangendichtung 1, welche zur Abdichtung der strichpunktiert angedeuteten Kolbenstange 2 eines nicht weiter dargestellten Hochdruck-Stoßdämpfers verwendet wird. Die Stangendichtung 1 besteht aus dem Halteteil 3 mit einer eingelagerten, der Versteifung dienenden Metallscheibe 4 und aus einer Dichtlippe 5, welche über eine elastische Membran 6 mit dem Halteteil 3 verbunden ist Der Einbau einer solchen Dichtung erfolgt derart, daß die Dichtlippe 5 nach innen, d. h. in Richtung auf das abzudichtende Medium 7 (Stoßdämpferflüssigkeit) gerichtet ist Die auf der Stangenoberfläche aufliegende Lauffläche 8 der Dichtlippe 5 ist in zwei axial nebeneinanderliegende und durch die Umfangsnut 9 voneinander getrennte Dichtflächenbereiche 10, 11 unterteilt wobei der mediumsseitige Dichtflächenbereich 10 mehrere, am Umfang verteilte Nuten 12 mit schräg zur Stangenachse 13 verlaufenden Begrenzungskanten 14, 15 aufweist und in der axialen Breite einem Vielfachen der Breite der relativ schmalen, in Umfangsrichtung ununterbrochenen Dichtzone 11 auf der dem Medium abgewandten Seite der Lauffläche 8 entspricht. Die Nuten 12 haben die Aufgabe, das abzudichtende, unter hohem Druck stehende Medium zwecks Bildung eines Schmierfilmes zwischen der Lauffläche 8 der Dichtlippe 5 und der Kolbenstangen Oberfläche zuzuführen und damit einen hydrodynamischen Effekt zu erzielen und darüber hinaus entlastend auf die Dichtlippe 5 einzuwirken.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 ist die Lauffläche 16 der Dichtlippe 17 einer Stangendichtung 18 mit einer endlosen, in Umfangsrichtung wellenförmig verlaufenden Nut 19 ausgebildet wobei jeweils die mediumsseitigen Wellenberge über Axialnuten 20 eine Verbindung zur Mediumsseite 7 schaffen.

Gemäß dem in F i g. 3 dargestellten Ausfürungsbeispiel können die Nuten 21 mit unterschiedlicher radialer Tiefe oder mit unterschiedlicher Breite in Umfangsrichtung ausgebildet sein, wobei die Querschnittsflächen der Nuten 21 zur Mediumsseite 7 hin zunehmen.

Weiterhin ist in der zwischen Dichtlippe 22 und Halteteil 23 vorhandenen Einkerbung 24 ein Schraubenzugfederring 25 eingelegt, dessen radiale Wirkungslinie

26 in einer durch die Dichtzone 27 verlaufenden radialen Ebene liegt. Dadurch wird die Dichtpressung und damit auch die Dichtwirkung im Bereich der Dichtzone

27 weiter erhöht was auf Grund des erfindungsgemäß besonders ausgebildeten Laufflächenbereiches 28 in Verbindung mit der gezielten Schmierung der gesamten Lauffläche 29 der Dichtlippe 22 mögleh ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. lippendichtung für hin- und hergehende Stangen zur Abdichtung gegen ein unter höherem Druck stehendes Medium, insbesondere fur Hoehdruckstoßdämpfer, die eine unter dem Mediumsdruck relativ breit aufliegende DiehtBppe aufweist, mit einer ringförmig umlaufenden relativ schmalen Dichtzone am vom Medium abgewandten Ende der ω Dichtfläche und mit Nuten im übrigen Dichtflächenbereich die mit dem #aum höheren Drucks in Verbindung stehen und zwischen diesen Nuten in Umfangsrichtung verbleibenden, auf der Stangenoberfläche aufliegenden Abstützungen, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Stangenoberfläche aufliegenden Begrenzungskanten (14,15) der Nuten (12,19, 21) über einen wesentlichen Teil ihrer axialen Erstreckung schräg zur Stangenachse (13) verlaufen.

2. Lippendichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Tiefe der Nuten (12, 19,21) derart bemessen ist daß sie sich nur über einen Teil des radialen Dichtlippenquerschnittes erstreckea

3. Lippendichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vor der Dichtzone (11) endenden Nuten (12) über eine umlaufende Ringnut (9) miteinander verbunden sind.

4. Lippendichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichr«et daß die Quer schnittsflächen der Nuten (21) zur Mediumsseite (7) in radialer und/oder Umfangsrichtung hin zunehmen.

5. Lippendichtung nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (22) von einem Schraubenzugfederring (25) umgeben, ist, dessen radiale Wirkungslinie (26) in einer durch die Dichtzone (27) verlaufenden radialen Ebene liegt

40