DD260741A1 - Dichtungsbaugruppe, vorzugsweise fuer pruefzylinder von werkstoffpruefmaschinen - Google Patents

Abstract

Dichtungsbaugruppe, vorzugsweise fuer Pruefzylinder von Werkstoffpruefmaschinen, mit in einer Ringnut angeordneten Flanschringen, zwischen deren Flanschen auf den ringfoermigen Bereichen ein Dichtring mit zwischen den Ringen vorstehender Dichtlippe angeordnet ist und ein O-Ring zur Erzeugung der erforderlichen Anpresskraft der Dichtlippe am Dichtring anliegt. Zur vorteilhaften Beeinflussung der druckabhaengigen Aenderung der Anpresskraft und der Reibwertaenderung ist die Dichtlippe aussermittig mit einem sich zur zu dichtenden Flaeche hin verjuengenden Querschnitt ausgebildet. Die Dichtflaeche der Dichtlippe ist mit einem druckseitigen zylindrischen und einem daran anschliessenden kegelig erweiterten Bereich versehen. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsbaugruppe, vorzugsweise für Prüfzylinder von Werkstoff prüfmaschinen, mit zwei in einer Ringnut als Gleitelemente dienenden Flansch ringen, welche auf ihren einander zugewandten ringförmigen Bereichen gemeinsam einen Dichtring mit einer zwischen den Ringen vorstehenden Dichtlippe aufnehmen und zwischen den Flanschen der Flanschringe einen O-Ring zur Anpressung der Dichtlippe des Dichtringes an die Abdichtfläche führen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Prüfzylinder für Werkstoffprüfmaschinen erfordern eine reibungsarme Bewegung von Kolben und Kolbenstange. Vielfach werden daher Prüfzylinder ohne berührende Dichtelemente mit einem Passungsspalt ausgeführt. Der durch diesen Passungsspalt fließende Ölstrom zentriert dabei den Kolben, führt jedoch gleichzeitig zu Ölverlust durch Leckage. Dieser Ölverlust wird vermieden, wenn die Kolbenstange mit Dichtungen geringster Reibungsarbeit versehen werden kann. Für Arbeitszylinder ist ein innen- bzw. außendichtender gekammerter Gleitring-O-Ring-Dichtungssatz aus dem Prospekt der Firma Hunger DFE GmbH., „Dichtungs- und Führungselemente", Alfred-Nobel-Str.26,8700 Würzburg (Stand: November 1981, S. 16 und 17) bekannt. Dieser gekammerte Gleitring-O-Ring-Dichtungssatz besteht aus einem profilierten Dichtring, zwei stützenden Kammerungsringen und einem O-Ring als elastisches Federelement. Die Kammerungsringe sind in ihrer Form so gestaltet, daß sie jeweils innenseitig auf dem Gleitring aufliegen und somit ein spielfreies Abdichten gewährleisten. Die Dichtfunktion übernimmt der Gleitring, während der elastische O-Ring für die Anpressung des Gleitringes an die zu dichtende Fläche sorgt. Für die Anwendung in Prüfzylindern ist diese Dichtungsanordnung mit folgenden Nachteilen behaftet. Der bekannte gekammerte Gleitring-O-Ring-Dichtsatz erfordert Flüssigkeitsdruckabhängig veränderte Kräfte zum Antrieb des abgedichteten bewegten Teiles durch Ansteigen des Reibwertes, so daß bei dynamischen Materialprüfungen mit großen Frequenzen Hysteresiserscheinungen auftreten. Die Ursache dafür ist darin zu sehen, daß die Querschnittsausbildung des gekammerten Gleitring-O-Ring-Dichtsatzes mit Aufbau des Flüssigkeitsdruckes auf den O-Ring zu einer radialen Kraftkomponente mittig des profilierten Gleitringes führt und damit eine direkt flüssigkeftsdruckabhängige, radiale Dichtkraftänderung zu verzeichnen ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Optimierung der Antriebskraft-Änderung des abgedichteten, bewegten Teiles über den gesamten Flüssigkeitsdruckbereich.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsbaugruppe, vorzugsweise für Prüfzylinder von Werkstoffprüfmaschinen, mit zwei in einer Ringnut als Gleitelemente dienenden Flanschringen, welche auf ihren einander zugewandten ringförmigen Bereicherj.gemeinsam einen Dichtring mit einer zwischen den Ringen vorstehenden Dichtlippe aufnehmen und zwischen den Flanschen der Flansch ringe einen O-Ring zur Anpressung der Dichtlippe des Dichtringes an die zu dichtende Fläche führen, zu schaffen, deren radiale Dichtkraftkomponente weitgehend flüssigkeitsdruckunabhängig und beeinflußbar minimierbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der druckseitige Flansch ring eine Verbindung des Druckraumes mit den zwischen den Flanschen der Flanschringe, dem Ringnutgrund der Ringnut und dem O-Ring gebildeten Ringraum aufweist, die Dichtlippe außermittig zur Mittelachse des radialen Querschnittes der Dichtungsbaugruppe angeordnet ist und in Verbindung damit der drucklosseitige Flanschring und die Dichtlippe eine vorbestimmte Querschnittsform zur Ausbildung eines sich zur drucklosen Seite hin verkleinernden Kraftlinienfeldes der Anpreßkraft der Dichtlippe an die zu dichtende Fläche besitzen. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Flansch des druckseitigen Flanschringes an seiner Außenseite mit einer Anzahl radialer Nuten versehen ist.

Eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß'die Breite des Ringes des druckseitigen Flansch ringes kleiner als die Breite des Ringes des auf der drucklosen Seite angeordneten Flansch ringes ist und die Stirnfläche dieses Ringes einen spitzen Winkel zurzu dichtenden Fläche bildet, so daß die daran anliegende Dichtlippe einen sich zurzu dichtenden Fläche hin verjüngenden Querschnitt besitzt.

Von Vorzug bei der Ausgestaltung der Erfindung ist auch, daß die Dichtfläche der Dichtlippe auf einem druckseitigen Teilbereich seiner Breite zylindrisch und der anschließende Teilbereich kegelig erweitert ist, wobei der gebildete Freiwinkel zur zu dichtenden Fläche nenndruck- und materialabhängig bestimmt ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: einen radialen Schnitt durch eine in einer Ringnut angeordnete erfindungsgemäße Dichtungsbaugruppe Fig.2: einen Schnitt A-A gemäß Fig. 1

Fig.3: eine vergrößerte Darstellung der Dichtlippe mit seiner Dichtfläche und dem Kraftlinienfeld der Anpreßkraft bei Nenndruck.

In der Fig. 1 ist ein stangenseitiger Zylinderkopf 1 eines Prüfzylinders teilweise und die Kolbenstange 2 dargestellt. Im Zylinderkopf 1 ist eine Ringnut 3 ausgebildet, von welcher ein druckseitiger Flanschring 4 und ein drucklosseitiger Flanschring 5 aufgenommen werden. Beide Flanschringe 4; 5 liegen mit den Außenseiten ihrer Flansche 6; 7 an der jeweils zugeordneten Planringfläche der Ringnut 3 an, so daß die Ringe 8; 9 der Flanschringe 4; 5 einander zugewandt sind. Die Breite des druckseitigen Ringes 8 ist kleiner als die Breite des drucklosseitigen Ringes 9. Von beiden Ringen 8; 9 wird gemeinsam ein Dichtring 10 aufgenommen, der mit einer zwischen den beiden Ringen 8; 9 umlaufend vorstehenden Dichtlippe 11 ausgestattet ist. In dem von den Flanschen 6; 7 dem Nutgrund der Ringnut 3 und dem Dichtring 10 begrenzten Ringraum ist ein O-Ring 12 angeordnet. Der Flansch 6 des druckseitigen Flanschringes 4 ist an seiner Außenseite mit mehreren radialen Nuten 13 versehen. Die in Fig.3 vergrößert dargestellte Dichtlippe 11 des Dichtringes 10 ist entsprechend der Stirnfläche des Ringes 9 vom drucklosseitigen Flanschring 5, die einen spitzen Winkel zur zu dichtenden Fläche der Kolbenstange 2 bildet, angepaßt, so daß die Dichtlippe 11 einen sich zur zu dichtenden Fläche der Kolbenstange 2 hin verjüngenden Querschnitt besitzt. Die Dichtlippe .11 ist mit einer Dichtfläche 14 versehen, die in einem druckseitigen Teilbereich 15 zylindrisch ausgebildet und in dem zur drucklosen Seite hin anschließenden Teilbereich 16 kegelig erweitert ist und sich so ein kleiner Freiwinkel zwischen der zu dichtenden Fläche der Kolbenstange 2 und dem Teilbereich 16 der Dichtfläche 14 bildet.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Dichtungsbaugruppe ist folgende:

Im eingebauten Zustand der Dichtungsbaugruppe ist der O-Ring 12 mit einer gewissen Vorspannung auf dem Dichtring 10 angeordnet und wird zusätzlich durch seine Anlage an dem Nutgrund der Ringnut 3 im Zylinderkopf 1 verformt und gegen den Dichtring 10 und die Flansche 6; 7 der Flanschringe 4; 5 gepreßt. Damit wird der zylindrische Bereich 15 der Dichtfläche 14 gegen die zu dichtende Fläche der Kolbenstange 2 gepreßt. Wird der sich nach Fig. 1 links der Dichtungsbaugruppe befindliche Zylinderraum (nicht dargestellt) mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, um die Kolbenstange 2 nach links zu bewegen, so pflanzt sich das Druckmittel durch den Passungsspalt zwischen Zylinderkopf 1 und Kolbenstange 2 fort und gelangt über die Nuten 13 in den Ringraum zwischen den Flanschen 6; 7 dem Nutgrund der Ringnut 3 und dem O-Ring 12. Die so erzeugte radiale Kraft auf den O-Ring 12 wird von diesem auf den aus einem Elastomer, vorzugsweise einer Zusammensetzung aus PTFE und Füllstoffen, bestehenden Dichtring 10 übertragen. Von dieser radialen Kraft wird ein großer Teil durch die Verformungsarbeit des Dichtringes 10 und die als Gleitelemente dienenden metallischen F!anschringes4; 5 aufgenommen. Da die Dichtlippe 11 des Dichtringes 10 außermittig zur Mittelachse des radialen Querschnittes der Dichtungsbaugruppe angeordnet ist und durch die spitzwinklige Ausbildung der Stirnfläche des Ringes 9 einen sich zurzu dichtenden Fläche hin verjüngenden Querschnitt besitzt, wird auf die Dichtlippe 11 nur eine Teilkomponente der innendruckabhängig wirkenden Kraft wirksam, deren Wirkrichtung aus der radialen in eine zum druckseitigen Ring 8 hin geschwenkte geändert ist. Durch diese Anordnung und Ausbildung der Dichtlippe 11 wird somit erreicht, daß die Änderung der druckabhängigen Kraft auf den Dichtring 10 nur in einem wesentlich kleinerem Ausmaß Veränderungen der Anpreßkraft der Dichtlippe 11 an die zu dichtende Fläche bewirkt. In gewissen Grenzen ist die Änderung der Anpreßkraft durch das Maß der Außermittigkeit der Dichtlippe 11 und das Winkelmaß der spitzwinkligen Stirnfläche des Ringes 9 vorbestimmt beeinflußbar.

Durch die oben erläuterte und in Fig. 3 dargestellte Ausbildung der Dichtfläche 14 der Dichtlippe 11 wird mit steigender Anpreßkraft der Dichtfläche 14 der an der zu dichtenden Fläche anliegende Teil bereich 15 zunehmend vergrößert und der

Teilbereich 16 dabei verkleinert, bis bei Nenndruck der Teilbereich 16 nicht mehr besteht und die Dichtfläche 14 auf ihrer ganzen Breite an der zu dichtenden Fläche anliegt. Damit wird ein Kraftlinienfeld der Anpreßkraft aufgebaut, wie es unter Fig. 3 dargestellt ist, und auf diese Weise der Erhöhung des Reibwertes entgegengewirkt. In Abhängigkeit von der Materialzusammensetzung des, Dichtringes 10 und dem Nenndruck kann durch entsprechende Bestimmung der Breite des Teilbereiches 15 und der Größe des Freiwinkels zwischen der Dichtfläche 14 und der zu dichtenden Fläche im Teilbereich 16 die Gestalt des Kraftlinienfeldes und damit die Änderung des Reibwertes günstig beeinflußt werden.

Die erfindungsgemäße Dichtungsbaugruppe ist ebensoin spiegelbildlicher Ausführung seines radialen, querschnittsmäßigen Aufbaues als Zylinderdichtung zu realisieren.

Claims (4)

1. Dichtungsbaugruppe, vorzugsweise für Prüfzylinder von Werkstoffprüfmaschinen, mit zwei in einer-Ringnut als Gleitelemente dienenden Flanschringen, welche auf ihren einander zugewandten Ringen gemeinsam einen Dichtring mit einer zwischen den Ringen vorstehenden Dichtlippe aufnahmen und zwischen den Flanschen der Flanschringe einen O-Ring zur Anpressung der Dichtlippe des Dichtringes an die zu dichtende Fläche führen, dadurch gekennzeichnet, daß der druckseitige Flanschring (4) eine Verbindung des Druckraumes mit den zwischen den Flanschen (6; 7) der Flanschringe (4; 5), dem Ringnutgrund der Ringnut (3) und dem O-Ring (12) gebildeten Ringraum aufweist, die Dichtlippe (11) außermittig zur Mittelachse des radialen Querschnittes der Dichtungsbaugruppe angeordnet ist und in Verbindung damit der drucklosseitige Flanschring (5) und die Dichtlippe (11) eine vorbestimmte Querschnittsform zur Ausbildung eines sich zur drucklosen Seite hin verkleinernden Kraftlinienfeldes der Anpreßkraft der Dichtlippe (11) an die zu dichtende Fläche besitzen.

2. Dichtungsbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (6) des druckseitigeh Flanschringes (4) an seiner Außenseite mit einer Anzahl radialer Nuten (13) versehen ist.

3. Dichtungsbaugruppe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Ringes (8) des druckseitigen Flanschringes (4) kleiner als die Breite des Ringes (9) des drucklosseitigen Flanschringes (5) ist und die Stirnfläche dieses Ringes (9) einen spitzen Winkel zur zu dichtenden Fläche bildet, so daß die daran anliegende Dichtlippe (11) einen sich zur zu dichtenden Fläche hin verjüngenden Querschnitt besitzt.

4. Dichtungsbaugruppe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (14) der Dichtlippe (11) auf einem druckseitigen Teilbereich (15) seiner Breite zylindrisch und der anschließende Teilbereich (16) kegelig erweitert ist, wobei der gebildete Freiwinkel zur zu dichtenden Fläche nenndruck- und materialabhängig bestimmt ist.

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