DD142461A1

DD142461A1 - Lippenring aus elastischem werkstoff und vorzugsweise symmetrischem profilschnitt

Info

Publication number: DD142461A1
Application number: DD21168579A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Gaebel; Heinz Barthel
Original assignee: Wolfgang Gaebel; Heinz Barthel
Priority date: 1979-03-20
Filing date: 1979-03-20
Publication date: 1980-06-25

Abstract

Die Erfindung betrifft Lippenringe aus elastischem Werkstoff und vorzugsweise symmetrischem Profilquerschnitt für den Einbau in Dichträume unterschiedlichen Nenndurchmessers jedoch gleicher, vorzugsweise standardisierter Breite zur Abdichtung von Kolben oder Kolbenstangen. Dabei enthält der Lippenring einen Festsitz an der unbewegten Fläche, während auf der bewegten Fläche nur die erforderliche Dichtlippenberührung wirkt. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Dichtringes, dessen konstruktive Gestaltung solche optimalen Einbaubedingungen ermöglicht, daß eine inaxiale Funktionstüchtigkeit bei hoher Lebensdauer gewährleistet ist und gleichzeitig durch die bivalente Verwendbarkeit als Kolben- oder Kolbenstangenabdichtung eine Minimierung des Dichtungssortimentes und damit eine Losgrößenerhöhung beim Hersteller erreicht wird.

Description

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Lippenring aus elastischem Werkstoff und vorzugsweise symmetrischem Profilschnitt .

Anwendungsgebiet der Erfindung;

Die" Erfindung betrifft Lippenringe aus elastischem Werkstoff und vorzugsweise symmetrischem Profilquerschnitt für den Einbau in Dichträume unterschiedlichen Kenndurchmessers jedoch gleicher, vorzugsweise standardisierter Breite zur Abdichtung von Kolben oder Kolbenstangen.. Dabei erhält der Lippenring ' ' einen Pestsitz an der unbewegten Fläche, während auf der bewegten Fläche nur die erforderliche Dichtlippenberührung wirkt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Lippenringe werden je nacn ihrem Einsatzzweck in unterschiedlichen Profilen und Werkstoffen bzw. Werkstoffkompositionen hergestellt. ' .

Vom Gesichtspunkt der Lagefixierung aus betrachtet sind drei unterschiedlich prinzipielle Ausführungen bekannt. 1. Lippenringe mit je einer Dichtlippe an der inneren und äußeren Mantelfläche, wobei der Profilquerschnitt hierbei weitestgehend symmetrisch ist. Bei dieser Art dichten die Dichtlippen sowohl an der angrenzenden hubbewegten Fläche als auch an der angrenzenden ruhenden Fläche durch ein geeignetes Übermaß (Vorspannung) ab. Die übrigen Teile der Mantelfläche des Lippenringes haben allgemein im drucklosen Zustand keine Berührung an der Innen- oder Außenwandung des Einbauraumes. Als Vorteil beim Anwender ist die Verwendung nur einer Dichtringabmessung für zwei Verwendungsfälle zu nennen. Folgende Nachteile treten auf: Beim Hersteller sind die konturbildenden Werkzeughohlräume nur für die LJrformung

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von Elastomeren eines begrenzten Scnwindungsgrößenbereiciies nutzbar. Beim Anwender tritt durch die nur linienförmige Berührung der Dichtlippen an der angrenzenden ruhenden Fläche kein funktionssicherer Pestsitz auf. Eine Verkürzung der, Lebensdauer infolge erhöhtem Verschleiß bzw, wachsender Leckage sind die Folge. Es wird auf TGL 636I verwiesen. Aus den vorgenannten Nachteilen entwickelten sich die nachfolgend beschriebenen. Ausführungen. .

2. Lippenring mit nur einer Dichtlippe-an der bewegten inneren

: Mantelfläche .·_...., · ...-.

Die äußere Mantelfläche des Dichtringes liegt aufgrund der Profilform und eines vorgegebenen Übermaßes an der angrenzenden ruhenden Fläche.über einem weiten Bereich mit einem

... ausreichenden Festsitz an und sichert eine stabile Lage. Der Profilschnitt ist oft unsymmetrisch. Sie sind immer nur als Innendichtung einsetzbar, beispielsweise als Stangenab- -.. dichtung. Es wird auf TGL 6357 und 38482 Bezug genommen.

3. Lippenring mit nur einer Dichtlippe an der bewegten äußeren Mantelfläche . ' ; '

Hierbei ist ebenfalls bekannt, daß für Dichtringe dieser Art, je nach Hersteller, ein geringer, maßiger oder sehr straffer Featsitz durch eine entsprechende Dimensionierung vorgesehen wird. Der Profilschnitt ist oft unsymmetrisch. Sie sind nur als Außendichtung einsetzbar, beispielsweise als Kolbenabdichtung. Es wird.auf TGL 6359 .und 34483 Bezug genommen. Die Vorteile der unter 2 und 3 genannten Lippenringe ergeben · sich aus der funktionssicheren Lagefixierung im relativ unbewegten Teil des Einbauraumes, die die Erreichung einer höheren Lebensdauer, niedrigeren'Leckage und eines geringeren Abrieb- bzw. Extrusionsverschleißes ermöglicht.

Die Beherrschung eines größeren Schwindungsbereiches der verwendeten Elastwerkstoffe mit einer vorgegebenen Werkzeugkontureinarbeitung ist möglich..

Die Nachteile der unter 2 und 3 genannten Ausführungen sind darin zu sehen, daß für Jeden Abdichtfall "innen" und "außen" bei gleichen Nenndurciimessern zwei verschiedene Dichtringe und somit auch Urformwerkzeuge erforderlich sind.

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Dadurch, verringern sich, die Losgrößen oei der Herstellung, es erhöht sich die notwendige Lagerhaltung und die ökonomische Bilanz verschlechtert sich dementsprechend.

Ziel der Erfindung ·

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Dichtringes,, dessen. konstruktive' Gestaltung solche optimalen Einbaubedingungen ermöglicht, daß eine maximale Punktionstüchtigkeit bei hoher . Lebensdauer gewährleistet ist und gleichzeitig durch die _ bivalente Verwendbarkeit als Kolben- oder Kolbenstangendichtung eine Minimierung des Dichtungssortimentes und damit'eine Losgrößenerhöhung beim Hersteller erreicht wird.

Darlegung; des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe besteht darin, eine Dichtung zu entwikkeln, die in Einbauräume unterschiedlicher Innennenndurchmesser ^fSt) ^UELC^ Außennenndurchmesser D/r_r\ an der hubbewegten Seite, jedoch gleicher Einbauraumbreite s = 0,5 (¹W) ~ ^(K)) bzw. ε = 0,5 (^Dfst) ~ ^(S* )^ ^ei^nse'^fczk^ar ist und auf Grund ihrer Profilgestaltung sowohl zur Abdichtung von Kolben als auch von Kolbenstangen beide meist in international standardisierten Großenreihen hergestellt, Verwendung finden kann, bei gleichzeitiger Erfüllung der zweier wichtiger funktionsbestimmender Forderungen: Starrer Festsitz ohne zusätzliche Hilfselemente an der unbewegten Mantelfläche sowie relativ reibungsarmer und leckageverhindernder Gleitsitz an der hubbewegten Mantelfläche. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der mittlere Durchmesser einer Lippenringgroße zum Mittelwert der Nenndurchmessersumme an der hubbewegten Seite des Einbauraumes der jeweils zugeordneten Kolben- und Kolbenstangenabdichtung so dimensioniert ist, daß beim Einsatz des Lippenringes im ersten Fall eine Dehnung und im zweiten Fall eine Stauchung auftritt, wobei diese Beträge entsprechend der Durchmesserzuordnung elastomerabhängig - ohne die Alterungsanfälligkeit zu erhöhen, die Montierbarkeit zu gefährden sowie unzulässige Querschnitts-Veränderungen hervorzurufen - bis 10 % betragen können, bezogen auf den mittleren Lippenringdurchmesser, und Gleit- bzw.

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Festsitzseite eindeutig fixieren.

Bei gleichen Beträgen für die Dehnung und Stauchung (^dp = Δ(ΐ ) ist der mittlere Lippenringdurchmesser. im kompakten, Querschnittsbereich d^ =0,5 (D-, + dj,) gleich der halben Summe der lienndurchmesser = 0,5 C-⁰Vv-) ⁺. ^rst^ ^an ^^er O^eweü^s hubbewegten Seite des zugeordneten Einbauraumes der Kolbenabdichtung ^(TT) und der Kolbenstangenabdichtung d/O^ν .

Bei einem größeren Betrag der Dehnung gegenüber dem der Stauchung^ (^d_D> ^dg) ist der mittlere Lippenringdurchmesser im kompakten Querschnittsbereich dp_m =0,5 (Dj, + dp) gleich der halben Summe der lienndurchmesser. = 0,5 (^W) ⁺ ^Cst)^ ^an der jeweils hubbewegten Seite des zugeordneten Sinbauraumes der Kolbenabdichtung D/τ,χ und der Kolbenstangenabdiehtung abzüglich der halben Deformationswertdifferenz = Ό,5.

Bei einem größeren Betrag der .Stauchung gegenüber dem der Dehnung (Δά^Δά^) ist der mittlere Lippenringdurchmesser im kompakten Querschnittsbereich d^, = 0,5 (D^ + d^) gleich der halben Summe der Nenndurchmesser = 0,5 (D(xr) + d/g. \) an der jeweils hubbevvegten Seite des zugeordneten Einbauraumes der Kolbenabdichtung D/„^ und der Kolbenstangenabdichtung

zuzüglich der halben Deformationswertdifferenz = 0,5 ^

Ausführun^sbeispiel

Der Erfindungsgegenstand soll noch an nachstehendem Äusführungsbeispiel erläutert werden.

Für eine mittels eines Innenlippenringes abzudichtende hub-. bewegte Kolbenstange mit einem ITenndurchmesser ^(5^) = 63 mm und einem mittels Außenlippenringen abzudichtenden hubbewegten Kolben mit einem Nenndurchmesser D/^ = 80 mm beträgt entsprechend des vorliegenden internationalen Standards die Einbauraumbreite S jeweils 7»5 mm.

Soll aufgrund des Vorhandenseins der gleichen Einbauraumbreite (Gleichung 1 erfüllt) für beide Abdichtfälle nur eine Lippenringgrö'ße erfindungsgemäßer Gestaltung und Dimensionierung Verwendung finden, kann unter Zugrundelegung der These "gleiche Beträge für Dehnung und Stauchung"'"(Gleichung 2 erfüllt)

nach Gleichung 3 der mittlere Lippenringdurchmesser ermittelt werden.-ITach den Gleichungen 4a und 4b lassen sich dann .der innere und äußere Lippenringdurchmesser im kompakten Querschnittsbereich berechnen. . · ' , » ,

- Berechnungsgleichungen:

S = 0,5 (Dp - dp) - 0,5 (D._(K) - d_(K)) = 0,5 (^ - d^)' (1)

Λά_Ώ = d_s _ - (2)

Δά_Ώ = d_(K) - d_p .

*^dS = ^DF - ^D(St)

^dPm= °'^{5 (D}(K) -^d(St)⁾ " ⁽³⁾

- S (4a)

+ S ' (4b)

- Berechnungsfall 1 :

Gegeben: S = 7,5 mm

^d(St) ^{= 63} ^Ksm ^(D(St) = 78 mm = 80 mm ^^d(K) = 65 mm

mittlerer Lippenringdurchmesser im kompakten Querschnittsbereich

^{+ δ}3 mm) = 71,5 mm

äußerer lippenringdurchmesser im kompakten Querschnittsbereich Dp = 71,5 mm + 7,5 mm = 79 mm

innerer Lippenringdurchmesser im kompakten Querschnittsbereich dp = 71,5 mm - 7,5 mm = 64 mm

absolute Dehnung (Kolbenabdichtung)

•Ad-, = 65 mm - 64 mm = 1mm

absolute Stauchung (Kolbenabdichtung)

Δ dg = 79 mm - 78 mm = 1 mm

relativer .Deformationswert

f. = ^1mm - . TOO % = 1,4 % ".'

71,5 mm '

Berechnungsfäll 2: . · . . '

Unter der Annahme, daß beispielsweise die.elastomerabhängigen relativen Deformationswerte für die Dehnung =1,4 bis 8,4 % ' und für die Stauchung = 1,4 bis 5,6 % betragen, können nachstehende Nenndurchmesserbereiche mit dem im Ausführungsbeispiel diskutierten Lippenring- abgedichtet werden.

Kolbenabdichtung:

absolute Dehnung . - '

a^ 8,4 % · 71*5 mm = 6 mm η ⁼

. ' ; 100 %

Innendurchmesser des Einbauraumes

d/rr·« = 64 mm +.6 mm = 70 mm

Außendurchmesser des Einbauraumes

= 70 mm + 15 mm = 85 mm -

abdichtbarer Nenndurchmesserbereich

= 80 bis 85 mm

Kolbenstangenabdichtung: , absolute Stauchung

- 5,6 % . 71,5 mm = 4 mm * 100 %

Außendurchmesser des Einbauraumes ^(St) = 79 mm - 4 mm = 75 mm

Innendurchmesser des Einbauraumes

= 75 mm - 15 mm = 60 mm

abdichtbarer Nenndurchmesserbereich

d =60 bis 63 mm (St)' .

Darstellung:

Der diskutierte Lippenring ist in Fig. 1 dargestellt. Pig. 2 zeigt das Konstruktionsbeispiel einer Kolbenstangenabdichtung; Pig. 3 das einer Kolbenabdichtung. Die Darstellungen berücksichtigen die Tatsache, daß die Lippenringbreite im kompakten Querschnittsbereich in der Praxis geringfügig schmaler als die Einbauraumbreite ausgeführt wird, um den ßeibungsverlust insbesondere bei geringen Druckbeaufschlagungen - möglichst gering zu halten. '

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Claims

Patentansprüche: . . .

1. Lippenring aus elastischem Werkstoff und vorzugsweise symmetrischem Profilquerschnitt für den Einbau in . Dichträume unterschiedlicher Nenndurchmesser jedoch gleicher Breite zur Abdichtung von Kolben oder Kolbenstangen dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser einer Lippenringgröße zur halben Summe der Henndurchmesser an der hubbewegten Seite des Lippenringeinbauraumes der jeweils zugeordneten Kolben- und Kolbenstangenabdichtung so dimensioniert ist, daß bei Verwendung des Lippenringes im ersten Fall eine Dehnung und im zweiten Pail eine .Stauchung auftritt, wobei diese Beträge entsprechend der DurchmesserZuordnung 'elastomerabhängig bis 10 % betragen können, bezogen auf den mittleren Lippenringdurchmesser und die Gleit- bzw. Pestsitzseite eindeutig fixieren. .

2. Lippenring nach Punkt 1

dadurc hg e kennzeichne t, daß bei gleichen Beträgen für die Dehnung und Stauchung der mittlere Lippenringdurchmesser im kompakten Querschnittsbereich gleich der halben Summe der Nenndurchmesser an der hubbewegten Seite des Lippenringeinbauraumes der jeweils zugeordneten Kolben- und Kolbenstangenabdichtung ist.

3. Lippenring nach Punkt 1 . . dadurch gekennzeichnet, daß bei einem größeren Betrag der Dehnung gegenüber dem der Stauchung der mittlere Lippenringdurchmesser im kompakten Querschnitts-, bereich gleich der halben Summe der Uenndurchmesser an der hubbewegten Seite des Lippenringeinbauraumes der jeweils zu-

geordneten Kolben- und Kolbenstangenabdichtung abzüglich der. halben Differenz der Deformationsbeträge ist.

4# Lippenring nach Punkt 1

dadurch gekennze ichne t, 'daß bei einem größeren Betrag der Stauchung gegenüber der Dehnung der

mittlere Lippenringdurchmesser im kompakten Querschnittsbereich gleich der halben Summe der Nenndurchmesser an der hubbewegten Seite des Lippenringeinbauraumes der jeweils zugeordneten Kolben- und Kolbenstangenabdichtung zuzüglich der halben Differenz der Deformationsbeträge ist.

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