DE2461455A1

DE2461455A1 - Dichtung, insbesondere fuer hydraulisch und pneumatisch betaetigte zylinder-kolben oder kolbenstangen

Info

Publication number: DE2461455A1
Application number: DE19742461455
Authority: DE
Inventors: Walter Hunger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-12-24
Filing date: 1974-12-24
Publication date: 1976-07-01
Also published as: SU567416A3; ATA489075A; AT347196B; DE2461455C3; DE2461455B2

Description

Dichtung, insbesondere für hydraulisch und pneumatisch betätigte Zylinder-Kolben oder Kolbenstangen.
Die Erfindung betrifft eine Dichtung, insbesondere für hydraulisch und pneumatisch betätigte Zylinder-Kolben oder Kolbenstangen, mit einem oder mehreren in einer Nut angeordneten Dicht- und/oder Abstreifringen aus weichem Material mit einer die abzudichtende Fläche berührenden Dicht lippe.
Bekannte Dichtungen dieser Art sind z.B. aus massivem Perbunan oder ähnlichem elastischem Material gefertigt, sie können auch aus einer Gewebe-Perbunan-Werkstoffmischung bestehen, wobei die Dichtlippe eine Abstreifung des Druckmittels auf der abzudichtenden Fläche bewirken soll. Bei massivem Werkstoff zeigt dies u.a. den Nachteil, daß in Laufrichtung gesehen hinter der Dichtlippe ein radierender Trockenlauf Rattern und Stick-Slip-Effekt entsteht. Hierbei ist die Ausbildung scharfkantiger Dichtlippen zu dem erwähnten Zweck vorteilhaft, sie zeigt aber insbesondere bei kombiniertem Gummi-Gewebe-Material den Nachteil, daß die scharfkantige Dicht lippe durch eingelegte und einvulkanisierte Gewebemasse ungenau ist und daß vor allem an der Gewebelippe ein Ausfransen durch Verschleiß oder Einbaurehler verhältnismäßig schnell erfolgt. Dies führt nach verhältnismäßig kurzer Zeit zu Leckagen. Außerdem entsteht bei der massiven Dichtung aus Gummi oder Kunststoffen eine starke Erwärmung durch Trockenlauf, was nach verhältnismäßig kurzer Zeit zur Zerstörung der Dichtung führt (die Dichtung verbrennt).
Bei Verwendung dieser bekannten Dichtungen ist außerdem erforderlich, die abzudichtende Lauffläche auf wenige Mikron genau zu bearbeiten. Dadurch müssen bei dem erwähnten auftretenden Verschleiß nicht nur die Dichtungen ausgewechselt werden, sondern es müssen auch der Zylindermantel und die Kolbenstange nachgearbeitet werden. Da hierbei ebenfalls sehr großer Verschleiß auftreten kann, ergeben sich große Stillstandszeiten auch für den Ein- und Ausbau. Reine Gummi, Perbunan-oder Kunststoff-Dichtungen und dergleichen zeigen darüberhinaus den Nachteil, daß sich das Material durch den Druck im Betrieb in die Vertiefungen der rauhen oder porösen abzudichtenden Gleitfläche eindrückt. Dies tritt insbesondere auch beim Stillstand des Kolbens auf, und bei der Weiterfahrt werden diese in den Vertiefungen sitzenden Gummi- oder Kunststoffteile abgeschert, wodurch die Oberfläche der Dichtung unbrauchbar wird.
Es ist ferner eine Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem mehrteiligen Kolben bekannt, durch die die Möglichkeit gegeben ist, die Dichtung bei sehr hohen Drücken schnell und einfach am Einsatzort ohne Ausbau von irgentwelchen Teilen nachzustellen (DT-PS 2 156 633, DT-AS 2 239 767).
Schließlich ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Druckmitteldichtungs- und Führungselementen für Zylinder bekannt (DT-OS 2 324 162), durch das die Elemente aus einem Polyesterelastomer gespritzt werden. Derart hergestellte Dichtungen zeigen den großen Vorteil, das eine höhere Temperaturbeständigkeit und gleichzeitig eine höhere Abriebfestigkeit sowie eine erhöhte Druckfestigkeit und Härte eintritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichtung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß die Vorteile eines derartigen, insbesondere. abriebfesten Materials, genutzt werden, das durch ein elastisches Material auf die abzudichtende Fläche gedrückt wird.
Hierbei soll die Ausbildung auch so getroffen werden, daß eine einwandfreie Abstreifung des Schleppöles von der abzudichtenden Fläche und eine Wiederaufbringung desselben erreicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht darin, daß in dem Dicht- und/oder Abstreifring ein an der abzudichtenden Fläche anliegender besonders geformter Gleitring aus abriebfestem Material angeordnet ist. Auf diese Weise wird die dauerelastische Wirkung des zumeist aus Kunststoff bestehenden weichen oder elastischen Materials auf den abriebfesten und somit verschleiß£esten Ring übertragen, so daß dieser den wachsenden hydraulischen oder pneumatischen Druck gleichmäßig aufnimmt und auf die abzudichtende Gleitfläche überträgt.
Hierbei ist besonders vorteilhaft, daß die Abmessungen des Dichtringes so gewählt sind, daß dieser auch bei hoher Druckbeaufschlagung mit der Gleitfläche in Berührung bleibt. Dadurch wird der Verschleiß des elastischen Grundmaterials vermieden, weil der verschleißfeste Gleitring gegen die abzudichtende Gleitfläche gepreßt wird.
Durch die besonders gute Gleit- und Materialeigenschaft des PTFE-Materials kann der besonders geformte Gleitring schadlos kleine poröse Stellen überbrücken, wodurch sich der sehr große Vorteil ergibt, daß die Rauhigkeit der abzudichtenden Gleitfläche etwas größer sein kann als bei Verwendung der bekannten Dichtungen. Bevorzugt kann der besonders geformte Gleitring aus einem Compound-Material einer Gruppe mit der Bezeichnung "PTFE" bestehen. Dadurch ergibt sich natürlich der weitere Vorteil, daß der Bearbeitungsaufwand für die Gleitflächen weiter gesenkt werden kann.
Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist, daß der besonders geformte Gleitring eine Kammer zur Aufnahme von Schleppöl besitzt.
Besonders günstig wirkt sich hierbei aus, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Schleppöl-Kammer eine zu der abzudichtenden Fläche etwa senkrechte Kante aufweist. Damit wird eine zweite scharfe Dichtungskante ausgebildet, die erste wird von der erwähnten Dichtlippe gebildet. Zwischen diesen beiden liegt nun die erwähnte Schleppöl-Kammer, da im wesentlichen die erste Dichtlippe den Dichtvorgang ausführt. Durch die Erfindung wird das Schleppöl von der erwähnten etwa senkrechten Kante abgestreift und sammelt sich in der Schleppöl-Kammer bei der Ausfahrbewegung der Kolbenstange. Beim Einfahren, also entgegengesetzte Bewegungsrichtung, wird dann das bl in der Schleppöl-Kammer wieder als Schleppöl auf die abzudichtende Fläche geschleppt und mit in das Zylinderinnere genommen. Versuchsreihen dieser Ausführungsform haben eine völlig einwandfreie Dichtigkeit gezeigt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigen: Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht in Längsrichtung der Bewegungsachse; Fig. 2 eine Ansicht wie Fig. 1 bei einer weiteren Ausführungsform einer Kolbenabdichtung; Fig. 3 eine Ansicht wie Fig. 1 bei einer darüber hinausgehenden Ausführungsform mehrere Tandem-Dichtungen hintereinander; Fig. 4 eine Ansicht wie Fig. 1 bei einer weiteren Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt das Gehäuse 1, in dem in einer Nut 15 ein Dichtelement 2 sitzt, das hier als die Kolbenstange 14 mit dem die Dichtfläche 8 umgebenden Dichtring ausgebildet ist.
Dieser Dichtring 2 besteht in bekannter Weise aus einem weichen elastischen Material aus Kunststoff, Gummi oder dergleichen. Dieser Dichtring 2 ist mit zwei Dichtlippen 4 und 5 versehen, zwischen denen gemäß der Erfindung ein besonders geformter Gleitring 3 aus abriebfestem gut gleitendem Kunststoff eingebettet ist. Dieser Kunststoff zeigt eine sehr gute Verschleißfestigkeit, eine hohe Elastizität und ein sehr geringes Haftverhalten. Er ist an den stirnseitigen Außenkanten konisch geformt, das heißt diese Stirnkanten bilden mit der Gleitfläche 8 einen stumpfen Winkel. Hierdurch wird ein genaues und verstärktes Anlegen an die Fläche 8 bei Druckbeaufschlagung erreicht.
Gemäß der Erfindung müssen die beiden Dicht- und Abstreiflippen 4 und 5 die Dicht fläche 8 berühren. Die Abmessungen des Dichtringes 2 sollten so gewählt sein, daß dieser schon unter Vorspannung eingebaut wird und mit den Gleitflächen 8 in Berührung kommt.
Gemäß Fig. 2 sind zwei Tandem-Dichtungen 2 axial gegeneinander in dem Gehäuse 1 angeordnet, es handelt sich hier um zwei voneinander getrennte Tandem-Dichtungen 2, die aber so angeordnet sind, daß die Dichtlippen 5 außen liegen. Diese Anordnung ist für die Bewegung in beiden Achsrichtungen vorgesehen (Kolbenabdichtung). Gemäß der Erfindung sind in diesem Falle vor den Dichtlippen 5 Schulterteile 12, 13 des Gehäuses 1 angeordnet, um ein einwandfreies Arbeiten der Dichtlippen 5 sicherzustellen. Hierdurch wird nämlich erreicht, daß kein übermäßig starker Druckstoß auf die Dichtlippen 5 einwirkt. Bevorzugt ist ferner, daß die Dichtringe 2 gegenüber den besonders geformten Gleitringen 3 in radialer Richtung auf die Dichtfläche 8 vorgespannt sind.
Hierdurch tritt eine verstärkte Vorspannung abgesehen von der ohnehin durch die Dicht lippe 5 eintretenden Spannung ein.
Einerseits wird hierdurch der statische Dichtungsbereich erfaßt, und zum anderen auch im nieder- oder drucklosen Einsatz der Gleitring genügend an die Gleitfläche gedrückt. Hierbei wird der besonders geformte Gleitring 3 durch das axiale Zusammendrücken des Dichtringes 2 über den gewölbten Rücken 3 verstärkt an die Gleitfläche gepreßt.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem mehrere derartige Dichtungen axial hintereinander in einer gemeinsamen Nut 15 im Gehäuse 1 eingeordnet sind. Wie man sieht, sind hierbei die Dichtlippen 5 für den Druck nur aus einer axialen Richtung angeordnet. Bei Kolbenstangenabdichtungen für Lebensmittel-, Papier-, Textilindustrie können nur wenige Tropfen bl großen Schaden anrichten.
Deshalb muß mehrfache Sicherheit eingebaut werden.
Fig. 4 zeigt die Ausführungsform, bei der der besonders geformte Gleitring 3 eine von der abzudichtenden Fläche 8 begrenzte Kammer 6- zur Aufnahme von Schleppöl enthält.
Wie man sieht, ist diese Schleppöl-Kammer auch im Bereich der Dicht lippe 5 angeordnet und erstreckt sich bis etwa zu der Berührungskante der Dicht lippe 5 mit der abzudichtenden Gleitfläche 8. Die Abstreifkante 7 ist in der Mitte senkrecht zu der abzudichtenden Fläche 8 angeordnet und somit scharfkantig. Infolge des erwähnten besonders abriebfesten verschleißfesten 'tPTFE" Materials ist der Verschleiß an dieser Kante äußerst gering und eignet sich sehr gut, das Schleppöl von der Fläche 8 abzustreifen. Beim Rückhub wird dann das in der Schleppöl-Kammer 6 gespeicherte bl wieder auf die Fläche 8 aufgebracht und in das Zylinderinnere zurückgeführt.
Fig. 4 zeigt ferner die abgeschtägten Stirnseiten 1o und 11 des besonders geformten Gleitringes 3. Somit bilden die Flächen 11 und 10 einen stumpfen Winkel mit der abzudichtenden Fläche 8. Diese Flächen tragen dazu bei, daß der in axialer Richtung auf die elastischen Dichtringe 2 wirkende Druck in'die radiale Richtung auf die Dichtfläche 8 umgelenkt wird, das heißt es wird hierdurch der besonders geformte Gleitring 1o vom elastischen Material beaufschlagt und verstärkt um die Kolbenstange gepreßt.
Der besonders geformte Gleitring 3 kann leicht bei der Montage in den Tandem-Dichtring 2 eingelegt werden, wodurch die Montage und auch das Auswechseln des besonders geformten Gleitringes 3 außerordentlich leicht vorgenommen werden kann.
Da der besonders geformte Gleitring im Betrieb feine Poren überbrücken kann, kann die Feinstbearbeitung der Gleitflächen 8 von Zylinderrohren und Kolbenstangen verringert werden, so daß die wirtschaftliche Fertigung solcher Teile verbessert wird. Darüberhinaus kann die bisherige Ausschußquote wesentlich reduziert werden. Durch die Verwendung des Erfindungsgegenstandes können Oberflächenrauhigkeiten eines Rohres oder einer Kolbenstange von wenigen Hundertsteln Millimetern als gebrauchsfähige Laufflächen angesehen werden.
Schließlich ergibt sich auch noch der Vorteil, daß durch das Anpressen der radial leicht verformbaren besonders geformten Gleitringe 3 auch geometrisch unrunde Profile gut abgedichtet werden können.

Claims

Ansprüche

Dichtung, insbesondere für hydraulisch betätigte Zylinder-Kolben oder Kolbenstangen, mit einem oder mehreren in einer Nut angeordneten Dicht- und/oder Abstreifringen aus weichem Material mit einer die abzudichtende Fläche berührenden Dichtlippe, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Dicht- und/oder Abstreifring (2) ein an der abzudichtenden Fläche (8) anliegender besonders geformter Gleitring (3) aus abriebfestem Material angeordnet ist.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der besonders geformte Gleitring (3) eine von der abzudichtenden Fläche (8)begrenzte Kammer (16) zur Aufnahme von Schlepp81 enthält.
3. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daR die Schleppöl-Kammer (16) hinter der eigentlichen Dichtlippe der Dichtung (5) angeordnet ist.
4. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleppöl-Kammer (16) eine zu der abzudichtenden Fläche (8) etwa senkrechte Kante (7) aufweist.
5. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der besonders geformte Gleitring (3) eine an seiner der Dichtfläche gegenüberliegenden Seite gewölbte Innenfläche (9) aufweist.
6. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (io, 11) des besonders geformten Gleitringes (3) gegenüber der abzudichtenden Fläche (8) in einem stumpfen Winkel angeordnet sind.
7. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (2) gegenüber dem besonders geformten Gleitring (3) in radialer Richtung auf die Dichtfläche (8) vorgespannt ist.
8. Dichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der besonders geformte Gleitring (3) in den Dichtring (2) einlegbar ist.
9. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der besonders geformte Gleitring (3) verhältnismäßig dünn ist und eine radiale Wandstärke dem Durchmesser entsprechend aufweist.
lo. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des Dichtringes (2) so gewählt sind, daß dieser bei hoher Druckbeaufschlagung immer stärker mit der Gleitfläche (8) in Berührung kommt.
11. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren axial hintereinander angeordneten Dichtungen mit besonders geformten Gleiringen in axialer Richtung vor den Dichtlippen (5) Schulterteile (12, 13) des Gehäuses (1) angeordnet sind.