DE1600613B2 - Axialdichtring - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Axialdichtring, der aus einem einen Teil einer Kolbenstange oder eines Kolbens umschließenden elastomeren und axial nicht vorgespannten Dichtring und aus mindestens einem in eine umlaufende Eckausnehmung von dessen Dichtfläche lose eingelegten Randbewehrungsring besteht, der mit seiner Dichtfläche an der zu dichtenden zylindrischen Fläche anliegt.

Solche Axialdichtringe werden beispielsweise bei Servomotoren verwendet, die einen in einem Druckzylinder axial verschiebbaren Kolben aufweisen, dessen Kolbenstange das eine Ende des Druckzylinders flüssigkeitsdicht durchsetzen muß. Es handelt sich also vor allem um axiale Hin- und Herverschiebungen, wenn auch eine etwaige gleichzeitige Drehung der Welle gegenüber der sie aufnehmenden Führungsbohrung nicht ausgeschlossen ist. Es kann sein, daß der Dichtring das Überströmen des Druckmittels zu einem anderen Medium verhindern soll, damit diese Medien nicht miteinander vermischt werden; in der Regel wird es sich aber lediglich um die Aufgabe handeln, Leckverluste des auf der einen Seite wirksamen Druckmittels zu verhindern, wenn der auf der dem Druckmittel und insbesondere der Druckflüssigkeit abgelegenen Seite des Dichtringes vorhandene Druck geringer als der Druckmitteldruck ist. Die Axialdichtringe sind entweder in innerhalb der Führungsbohrung für die Welle vorgesehenen Ringnuten oder in einer Ringnute der Welle angeordnet, wobei sie entweder entlang ihrem Innenumfang gegenüber der Welle oder entlang ihrem Außenumfang gegenüber der Führungsbohrung abdichten. Dabei bestehen

ίο diese bekannten Dichtringe in der Regel aus Weichgummi oder aus einem ähnlichen gummielastischen Material, z.B. Naturgummi, Nitrilgummi, Silikon, Vitan oder Polyuretan, es gibt aber noch zahlreiche andere geeignete gummiähnliche Stoffe,

Nachteilig ist bei den meisten der letztgenannten Stoffe, daß sie durch die üblichen Schmiermittel zersetzt werden oder daß sie stark abriebempfindlich sind oder leicht in ähnlicher Weise beschädigt werden, weshalb es durch die britische Patentschrift 923 013 und das deutsche Gebrauchsmuster 1 918 508 auch schon bekannt ist, die Dichtringe in der eingangs genannten Weise mit Randbewehrungsringen aus hochfestem und selbstschmierendem Kunststoff, z.B. Nylon, zu versehen. Diese Randbewehrungsringe können am eingentlichen Dichtring lose anliegen, sind im allgemeinen aber mit dem aus Gummi oder einem gummiähnlichen Material bestehenden, nachstehend der Einfachheit halber »elastomer« genannten Dichtring fest verbunden. Im übrigen sind die genannten Dichtringe in Umfangsrichtung ringförmig geschlossen ausgebildet, was jedoch bei der Montage zu Schwierigkeiten führt. Wenn der Dichtring ausgetauscht werden muß, muß er nämlich zunächst aus der ihn aufnehmenden Ringnute verformt,

z. B. bei einer Welle aus der Nute der Welle durch, Dehnen herausgeschoben und anschließend über das Wellenende getreift werden, was meist nicht nur mühsam, sondern auch mit Nachteilen — sowohl für den Dichtring als auch hinsichtlich des Arbeitsaufwan-■ des — verbunden ist. In vielen Fällen ist es auf Grund der vorhandenen Lagerung auch nicht möglich, den Dichtring vom Wellenende her einfach bis zu der ihn aufnehmenden Ringnute zu verschieben, ohne daß vorher eine weitgehende Zerlegung der die Welle aufnehmenden Maschine erfolgt. Wird der Dichtring über eine längere Strecke über die Welle geschoben, bevor er in die Ringnute einrasten kann, dan ergibt sich auch häufig eine unzulässige Abnutzung des elastomeren Ringmaterials, weil es meist schwierig ist, den Dichtring während der axialen Verschiebung genügend weit in radialer Richtung zu dehnen. Schließlich kann der Dichtring auch noch im Augenblick des Einrastens in die Rignute von den Kanten der Ringnute her beschädigt werden.

Es ist zwar ohne weiteres denkbar, den eingangs genannten Dichtring zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile in allen seinen Bestandteilen geteilt auszuführen, wie es für Dichtringe aus härterem Werkstoff bekannt ist. Diesbezügliche Versuche ergaben jedoch den zu erwartenden Mangel einer wesentlich verschlechterten Abdichtung, wenn auch der elastomere Dichtring in der üblichen Weise geteilt wurde. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Teilung des eingangs genannten Axialdichtringes derart zu ermöglichen, daß dadurch seine Dichtheit nicht beeinträchtigt wird.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein an sich bekannter Schlitz des elasto-

meren Dichtringes außer mindestens einem innerhalb einer Querebene zur Mittelachse des Ringes verlaufenden Mittelteil mindestens zwei weitere, unter je einem spitzen Winkel zurück abgewinkelte Seitenteile aufweist und auch der oder die Randbewehrungsringe in an sich bekannter Weise geschlitzt sind.

Eine solche Zusammensetzung des Axialdichtringes aus einem in der genannten Weise geschlitzten elastomeren Dichtring und mindestens einem ebenfalls geschlitzten Randbewehrungsring ermöglicht nicht nur die angestrebte Vereinfachung und Erleichterung des Aufbringens bzw. Abnehmens des Dichtringes, sondern auf Grund eingehender Versuche hat sich auch erwiesen, daß so ausgebildete geschlitzte Axialdichtringe selbst über lange Benutzungszeiten mit hin- und hergehender Relativbewegung zur Abdichtfläche gleich gute Abdichtungseigenschaften wie ungeteilte Axialdichtringe aufweisen. Dabei kann das überraschend günstige Abdichtungsverhalten des geschlitzten elastomeren Dichtringes der vorgenannten, spitzwinklig abgewinkelten Führung seines Schlitzes zugeschrieben werden, weil sich die elastomeren Bestandteile des Dichtringes an den Stellen der spitzwinkligen Abwinklung zusätzlich elastisch überlappen und im Falle einer axialen Druckbelastung ein dortiges Abschließen der Schlitzöffnung begünstigen. Im übrigen trägt auch jeder Randbewehrungsring dazu bei, daß eine diesen axial belastende Kraft auf die beiderseits eines benachbarten äußeren Schlitzendes des Dichtringes befindlichen elastomeren Bestandteile wirksam übertragen wird.

Durch den Prospekt C/R Bulletin SR-3 (Mai 1964) der Chicago Rawhide Manufacturing Company ist es zwar bereits bekannt, einen aus Kunststoff bestehenden Axialdichtring zickzackförmig so zu schlitzen, daß sich die voneinander getrennten Schlitzenden in Umfangrichtung überlappen. Abgesehen davon, daß für diesen bekannten Dichtring lediglich ein entsprechend harter und steifer Flourcarbon-Kunststoff verwendet ist, weist der genannte Schlitz an den Überlappungsstellen auch nur jeweils rechtwinklige Abwinklungen auf. Im übrigen ist auch dort ein am Grunde der den Axialdichtring aufnehmenden Ringnute vorsorglich noch vorgesehener elastomerer Dichtring ungeteilt. Die nunmehrige Erfindung konnte deshalb durch diesen bekannten Axialdichtring nicht nahegelegt werden.

Durch das deutsche Gebrauchsmuster 1775 862 ist auch schon ein geschlitzter elastischer Dichtring bekannt. Abgesehen davon, daß dieser Dichtring lediglich in einer einzigen Schnittebene schräg geschlitzt ist, handelt es sich um einen axial vorgespannten Packungsring einer mehrere gleiche Packungsringe in unmittelbarer Aufeinanderfolge aufweisenden Dichtpackung, weshalb auch dieser Stand der Technik die nunmehr vorgeschlagene Vervollkommnung des eingangs genannten Axialdichtringes nicht nahelegen konnte.

Ausgestaltungen der Erfindung betreffen unterschiedliche konstruktive Einzelheiten des erfindungsgemäßen Axialdichtringes.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dichtringes in einem axialen Teilschnitt,

F i g. 2 denselben Dichtring in einer die Schlitzstellen veranschaulichenden Teilabwicklung, wobei die Einzelteile des Dichtringes auseinandergezogen dargestellt sind.

Der dargestellte Axialdichtring besteht in seinem Hauptteil aus einem im wesentlichen rechteckigen S elastomeren Dichtring 10, dessen innere und äußere Umfangsflächen im Mittelbereich jeweils schwach dachförmig nach außen verlaufen, wobei der Ring entlang den dadurch gebildeten beiden Firstkanten je eine entlang seiner Mittelebene umlaufende V-förmige Ringnute 11 bzw. 12 aufweist. An den beiden äußeren Rändern seiner äußeren Umfangsfläche weist der Dichtring 10 je eine weitere umlaufende Nute 13 bzw. 14 zur Aufnahme je eines Randbewehrungsringes 15 bzw. 16 auf. Die Grundfläche 17 bzw. 18 jeder der beiden Nuten 13 und 14 ist von der zugeordneten axialen Stirnfläche des Dichtringes 10 aus in axialer Richtung nach ihrem dessen äußerer Umfangsfläche abgelegenen inneren Rand hin schwach konisch verjüngt.

Die Randbewehrungsringe 15 und 16 bestehen aus einem sehr verschleißfesten und vorzugsweise zugleich selbstschmierenden Material, wie z. B. Nylon od. dgl. Jeder Randbewehrungsring weist nach seinem freien, in bezug auf den Dichtring 10 äußeren Ende hin einen in der Wandstärke dünnen ringförmigen Teil 19 bzw. 20 und nach dem Dichtring 10 hin daran anschließend einen in der Wandstärke stärkeren sowie dem Profil der Nute 13 bzw. 14 angepaßten Teil 21 bzw. 22 auf. Durch die beschriebene konische Neigung der Grundflächen 17 und 18 der Nuten 13 und 14 sowie der angepaßten Teile 21 und 22 der beiden Randbewehrungsringe 15 und 16 werden die letzteren sicher in den Nuten 13 und 14 festgehalten.

Der nach dem druckseitigen Raum 25 zu gelegene Randbewehrungsring 16 ist entlang seinem äußeren Umfang mit achsparallelen Rillen 23 versehen, von deren Grund im äußeren Teil 20 des Ringes radiale Löcher 24 zum Raum 25 führen. Durch die Rillen 23 und die Löcher 24 soll Drucköl vom Raum 25 bis zu der äußeren Ringnute 11 geleitet werden, um diese gut zu schmieren und die dort entstehende Reibungswärme abzuführen. Gemäß F i g. 1 ist im übrigen angenommen, daß der anderseits des Dichtringes 10 gelegene Raum 26 praktisch drucklos ist.

Um den Teil des Dichtringes 10, der die Randbewehrungsringe 15 und 16 trägt, zu versteifen, sind die beiden stirnseitigen Bereiche des Dichtringes 10 und damit zugleich dessen die Nuten 13 und 14 bildenden Bereiche durch ein Gewebe, z.B. Kordgewebe od.

dgl., bewehrt, wie es in F i g. 1 durch eine Kreuzschraffierung angedeutet ist. Der Mittelbereich des Ringes ist jedoch absichtlich unverstärkt, damit dieser Bereich mit möglichst guten elastischen Eigenschaften die Abdichtungsaufgabe zuverlässig erfüllen kann.

Wie aus F i g. 2 hervorgeht, ist der elastomere Dichtring 10 durch einen labyrinthartigen Schlitz 27 geschlitzt, der außerhalb zweier, beiderseits eines mitleren Schrägschlitzteiles anschließender, jeweils innerhalb einer Querebene zur Mittelebene des Ringes verlaufender Mittelteile 27' und 27" je einen weiteren, unter je einem spitzen Winkel zurück abgewinkelten Seitenteil aufweist. Auch die beiden Randbewehrungsringe 15 und 16 weisen jeweils gleichartig schräg zu ihrer Achsrichtung verlaufende Schlitze 28 und 29 auf. Ausschließlich der besseren Übersichtlichkeit wegen sind alle drei Schlitze in F i g. 2 nebeneinander dargestellt. In der Praxis werden die drei Schlitze so entlang dem Ringumfang verteilt, daß sie

einen größtmöglichen gegenseitigen Abstand aufweisen.

Die beiden gemäß F i g. 2 zueinander parallelen Schlitze 28 und 29 verlaufen genau genommen entlang einer gemeinsamen oder entlang je einer von zwei zueinander parallelen Schraubenlinien. Dadurch erreicht man, daß die beiden Randbewehrungsringe 15 und 16 beliebig austauschbar sind, so daß je nach den praktischen Erfordernissen auf beiden Seiten des Dichtringes 10 auch die gleichen Arten von Randbewehrungsringen verwendet oder die Randbewehrungsringe 15 und 16 gemäß den F i g. 1 und 2 miteinander vertauscht angeordnet werden können.

Zur Montage des beschriebenen Axialdichtringes wird zweckmäßig zuerst der elastomere Dichtring 10 von seinen beiden Randbewehrungsringen 15,16 getrennt und für sich allein so weit aufgebogen, daß er mit seiner vergrößerten Schlitzöffnung quer oder schräg über die Welle und zugleich in deren zur Aufnahme des Ringes dienende Ringnute gestreift werden kann. Dabei wird der Ring in der Ringnute zunächst lediglich im Bereich des Firstes seines inneren dachförmigen Profils anliegen, da die elastisch wirksame selbsttätige Schließkraft des verhältnismäßig weichelastischen Ringes nicht dazu ausreicht, das innere Ümfangsprofil an allen Stellen zur Anlage an die genau zylindrische Grundfläche der Ringnute der Welle anzulegen. Infolgedessen werden auch die beiderseits der Schlitzenden befindlichen Stoßflächen des Dichtringes 10 zunächst noch nicht aneinander anliegen. Da der Schlitz 27 beiderseits seines schräg zur Achsrichtung des Dichtringes 10 verlaufenden mittleren Teils jedoch die in Umfangsrichtung des Ringes parallel zueinander verlaufenden Mittelteile 27' und 27" aufweist, entlang denen die beiden Enden des geschlitzten Ringes sich, aneinander anliegend seitlich überlappen, ist doch die Dichtheit des Ringes in axialer Richtung gewährleistet.

Hiernach verfährt man in gleicher Weise mit den beiden Randbewehrungsringen 15 und 16. Diese werden ebenfalls zunächst auseinandergebogen und mit ihren Öffnungen quer über die Welle gestreift und in die zugeordnete Nute 13 bzw. 14 eingeschoben. Die Welle wird nunmehr gemeinsam mit dem fertig montierten Axialdichtring unter geeignetem Zusammendrücken in den Zylinder bzw. in die zur Durchführung der Welle dienende Führungsbohrung des Zylinders hineingeschoben, wobei nunmehr die beiden dachartigen Profilteile des elastomeren Ringes 10 ra-

dial gegeneinander verformt und die Ringnutenil und 12 durch das dabei verdrängte Material mehr oder weniger ausgefüllt werden. Durch die Möglichkeit des Materials, bei seiner Verformung in die Ringnuten 11 und 12 einzudringen, wird bei der Ma-

teriaiverformung eine etwaige Mitverformung der Nuten 13 und 14 vermieden, so daß die Randbewehrungsringe 15 und 16 unabhängig von der genannten Verformung stets zuverlässig in den Nuten 13> 14 festgehalten bleiben.

Im Falle einer vorwiegend nur einseitigen axialen Belastung könnte der Axiaidichtring auch nur an der einen Seite seines elastomeren Dichtringes einen Randbewehrungsring aufweisen. Außerdem könnte der den elastomeren Dichtring durchsetzende Schlitz in seinem Mittelbereich statt zweier in axialem Abstand quer zur Mittelachse des Ringes verlaufender Mittelteile auch nur einen solchen Mittelteil aufweisen, ohne daß dadurch der in den nachstehenden Ansprüchen niedergelegte Schutzbereich der Erfin-

dung verlassen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Axialdichtring, der aus einem einen Teil einer Kolbenstange oder eines Kolbens umschließenden elastomeren und axial nicht vorgespannten Dichtring und aus mindestens einem in eine umlaufende Eckausnehmung von dessen Dichtfläche lose eingelegten Randbewehrungsring besteht, der mit seiner Dichtfläche an der zu dichtenden zylindrischen Fläche anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter Schlitz (27) des elastomeren Dichtringes (10) außer mindestens einem innerhalb einer Querebene zur Mittelachse des Ringes verlaufenden Mittelteil (27' bzw. 27") mindestens zwei weitere, unter je einem spitzen Winkel zurück abgewinkelte Seitenteile aufweist und auch der oder die Randbewehrungsringe in an sich bekannter Weise geschlitzt sind.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (28,29) zweier an beiden Stirnseiten eines elastomeren Dichtringes (10) angeordneter Randbewehrungsringe (15, 16) gleichartig schräg zur Achsrichtung verlaufen.

3. Dichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elastomere Dichtring (10) in an sich bekannter Weise im Bereich jedes Randbewehrungsringes durch Textilmaterial,z.B. Kordgewebe od. dgl., verstärkt und in seinen übrigen Bereichen, die unter Druck zwischen der Welle und der Zylinderbohrung zur eigentlichen Abdichtung deformiert werden sollen, frei von Versteifungen ist.

4. Dichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Randbewehrungsringe (15,16) in an sich bekannter Weise aus einem Material mit selbstschmierenden Eigenschaften, wie Nylon od. dgl., bestehen.