DE1750801A1

DE1750801A1 - Kolbendichtung

Info

Publication number: DE1750801A1
Application number: DE19681750801
Authority: DE
Inventors: Nyberg Carl Erik Josef
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-06-09
Filing date: 1968-06-06
Publication date: 1971-03-11
Also published as: DE1725042B1; NO128503B; DE1725042C2; BE716081A; FI55247C; US3565446A; SE319348B; GB1196837A; FI55247B; NL6808086A; DK129671B; FR1569210A; CH493768A; DK129671C

Description

Herr Oarl Erik Josef Nyberg, Sylvens väg 6, Skövde, Schweden

"KoIb endi chtung "

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Kolbendichtung zwischen einer Zylinderwandung und einer beweglich im Zylinder angeordneten Dichtungshülse, wobei sich am Ende der Hülse ein Dichtungsring aus elastischem Werkstoff befindet, der am Hülsenende und der Zylinderwandung anliegt. Der Dichtungsring wird mittels einer in die Dichtungshülse eingesetzten und aus deren Ende herausragenden, den Dichtungsring umgreifenden Innenhülse in Berührung mit dem Hülsenende gehalten.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Dichtung der vorerwähnten Art so zu verbessern, daß sie druckdicht bis zu Drücken von etwa 200 kg/cm oder mehr ohne Gefahr einer Beschädigung des Dichtungsringes ist, so daß dieser bis zu Drücken von etwa 800 kg/cm oder darüber benutzt werden kann.

Dichtungen der in Rede stehenden Art werden unter anderem für Schlauchkupplungen verwendet, die aus einer Anschlußtülle und einer Hülse bestehen« Die Hülse besitzt eine

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zylindrische Bohrung oder rohrförmige Öffnung, in der sich die Dichtungshülse und der Dichtungsring befinden. Handelt es sich bei dem Druckmittel beispielsweise um öl, dann drückt dieses den Dichtungsring fest gegen das Ende der Dichtungshülse und die Zylinderwandung. Zwischen der Dichtungshülse und der Zylinderwandung befindet sich ein Spalt, der bei Schlauchkupplungen normalerweise etwa 0,1 mm breit ist. Eine

derartige Dichtung ist bei Drücken unter 100 kg/cm im allgemeinen ausreichend, doch wächst bei einer Drucksteigerung auf mehrere 100 kg/cm die Gefahr, daß der elastische Dichtungsring teilweise in den Spalt zwischen der Dichtungshülse und der Zylinderwandung hineingepreßt und dieeer vergrößert wird. Bei ausreichend hohem Druck ist es sogar möglich, daß der Ring völlig in den Spalt hineingepreßt wird. Das Eindringen des Dichtungsringes in den Spalt führt natürlich zu einer Beschädigung des Ringes, so daß sich keine zuverlässige Dichtung mehr ergibt. Aus diesem Grunde sollte der Spalt eigentlich so schmal wie möglich sein, doch kann aus herstellungstechnischen Gründen und wegen eines ausreichenden Spiele der Spalt praktisch nicht schmaler als 0,1 mm gemacht werden·

• Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird nun dadurch gelöst, daß eich zwischen der Dichtungehülse und dem Zylinder ein Spalt befindet, dessen Breite sioh mit

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dem Druck des Mediums ändert. Hiervon ausgehend ist die erfindungsgemäße Dichtung dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Dichtungshülse und einer Innenhülse ein Spalt liegt, der mit der die Innenhülse umgebenden Druckkammer in Verbindung steht und daß die Dichtungshülse aus einem Werkstoff besteht und eine solche Dicke besitzt, daß sie sich bei einem vorgegebenen, verhältnismäßig hohen Druck unter dem Einfluß der im Zwischenraum zwischen der Dichtungshülse und der Innenhülse befindlichen Druckflüssigkeit radial ausdehnt und in Anlage an die Zylinderwandung kommt.

Die Dichtungshülse kann aus einem plastischen Werkstoff, beispielsweise aus einem Acetal-Kunststoff (Delrin) bestehen und muß eine Elastizität besitzen, die größer ist als die Elastizität der metallischen Zylinderwandung. Der Elastizitätsmodul einer geeigneten Dichtungshülse liegt in der Größenordnung von 3000 bis 50 000 kg/cm . Der Dichtungsring kann von herkömmlicher Art sein und die Gestalt eines Ringes mit dem zylindrischen Querschnitt eines aus synthetischem Gummi hergestellten sogenannten Bundringes besitzen. Die Härte und Elastizität des Dichtungsringes liegen vorteilhafterweise im Bereich von 50 bis 100° Shore, vorzugsweise bei etwa 90° Shore. Die Breite des Spalts zwischen der Dichtungshülse und der Zylinderwandung beträgt etwa 0,1 mm₀ Bei größerer Spaltbreite muß die Dichtungshülse natürlich

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so dimensioniert sein, daß sie sich unter dem Einfluß des Flüssigkeitsdruckes leichter ausdehnt. Um dies zu erreichen, kann die Dichtungshülse aus einem elastischeren Werkstoff hergestellt und/oder ihre Wanddicke verringert werden.

Ein ebenso wie bei Schlauchkupplungen im Hinblick auf eine zufriedenstellende Dichtung wesentlicher Paktor besteht darin, auch dort eine ausreichende Dichtung sicherzustellen, wo der Flüssigkeitsdruck entsteht und in Arbeit umgewandelt wird. Hierbei handelt es sich gewöhnlicherweise um die Zone, die von dem im Druckzylinder beweglichen Kolben eingenommen wird. Eine erfindungsgemäße Dichtung läßt sich mit Vorteil zum Abdichten des Kolbens gegenüber dem Arbeitszylinder verwenden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.

In Fig. 1A und 1B sind Schnitte duroh ein und denselben Arbeitszylinder mit einem Kolben und einer erfindungsgemäßen Dichtung dargestellt, wobei sich die Dichtung in Fig. 1A im drucklosen und in Fig. 1B im Druckssustand befinden.

Die Figo 2A und 2B zeigen Schnitte duroh eine Schlauchkupplung mit einer Tülle und einer Hülse, wobei die

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Tülle in Pig. 2A in die Hülse eingesetzt und mittels einer erfindungsgemäßen Dichtung abgedichtet ist, während Figo 2B die Hülse ohne Tülle zeigt.

Die Fig. 3A und JB zeigen die Dichtung nach den Fig. 2A und 2B in vergrößertem Maßstab, wobei sich die Dichtung in Figo 3A in unbelastetem und in Fig. 3-ß in belastetem Zustand befindete

Die Fig_O _| 4A und 4B zeigen einen Kolben mit einer erfindungsgemäßen Dichtung, der sich durch eine Führung in der einen Stirnwand eines Druckzylinders erstreckt und im Arbeitsraum des Zylinders liegt.

In den Fig. 1A und 1B ist ein im Zylinder 11 beweglicher Kolben 10 dargestellt. In der einen Stirnseite des Zylinders 11 befindet sich ein Drucköldurchlaß 13» Der Arbeitsraum dee Zylinders ist mit 14 gekennzeichnet.

Am Ende des Kolbens 10 befindet sich eine Dichtungshülse 15» die an ihrem mit dem Zylinder 10 in Berührung stehenden Ende mit einem nach innen ragenden Flansch 16 versehen isto In die Dichtungshülse 15 ist eine Innenhülse 17 eingesetzt, die arbeitsraumseltig einen radial nach außen weisenden Flansch 18 und an der gegenüberliegenden Seite einen radial nach innen weisenden Flansch 19 besitzt, der am Flansch 16 der Dichtungshülse 15 anliegt und zusammen

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mit diesem durch eine Platte 20 festgelegt wird. Die Innenhülse 17 besitzt Radialöffnungen 17a. Die Platte 20 ist mittels einer Schraube 21 an der Stirnseite des Kolbens 10 befestigt. Zwischen dem arbeitsraumseitigen Ende der Dichtungshülse 15 und dem Flansch 18 der Innenhülse 17 liegt ein Bundring 22 aus elastischem Werkstoff.

Der Zylinder 11 besteht aus Metall und die Dichtun^ahulse 15 aus einem elastischen Kunststoff, beispielsweise einem Acetal-Kunststoff mit einem Elastizitätsmodul von etwa 28 000 kg/cm² bei 22° C. Der Dichtungsring 22 besteht dagegen aus synthetischem Gummi mit einer Härte von 90° Shoreβ Die Innenhülse 17 kann entweder aus Metall oder einem Kunststoff besteheno

Wie sich aus Pig» 1 ergibt, befindet sich ein Spalt 23 zwischen der Dichtungshülse 15 und der Zylinderwandung 11, sofern der Arbeitsraum 14 nicht unter Druck steht oder der Flüssigkeitsdruck nur gering ist·

Sobald der Druck im Arbeitsraum 14 auf einige Hundert kg/cm oder darüber ansteigt, pflanzt sich der Druck durch die Radialöffnungen 17a der Innenhülse 17 fort und wird im Spalt 24 zwischen der Dichtungshülse 15 und der Innenhülse 17 wirksam, so daß die Dichtungshülse 15 nach außen gedrückt wird. Infolge ihrer Elastizität dehnt eich die Dioh-

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tungshülse 15 aus und wird gegen die Zylinderwandung gepreßt, so daß der Spalt 23 völlig verschwindet» Auf diese "Weise wird die Gefahr ausgeschaltet, daß der Dichtungsring 22 in den ihm benachbarten Teil 23a des Spaltes 23 eindringt .

Ein weiterer Dichtungsring 25 dient der Abdichtung des anderen Endes der Dichtungshülse 15 und liegt zwischen dem Flansch 16 und der Stirnseite des Kolbens 10, wie sich aus den Pig. 1A und 1B ergibt. Dabei liegt der Dichtungsring 25 auf einem schmaleren Durchmesser als der Dichtungsring 22, so daß dnr Druck im Arbeitsraum 14 die Dichtungahülse 15 axial in Richtung auf den Kolben beaufschlagt, wodurch der Dichtungsring 25 zusammengedrückt wirdc Auf diese Weise wird das Drucke" 1 daran gehindert, zwischen dem Kolben 10 und der Zylinderwandung 11 entlang den einander gegenüberliegenden Stirnflächen 26 hindurchzudringen.

In den Fig. 2A und 2B ist eine Kupplungahülse 27 dargestellt, in die eine Tülle 28 zum Verbinden von Schlauchoder Rohrenden druckdicht eingesetzt werden kann. Die Schlauchkupplung besitzt einen üblichen Aufbau und braucht daher im einzelnen nicht beschrieben zu werden. Im gekuppelten Zustand (Fig* 2A) befindet sich Drucköl in den Durchlässen 29, 30, Ji₁ D-:.n Bride 34 der Tülle 28 liegt i.n einer zylindrischen Bohritrife 'i5 der Jlülee 27 und kann drucke irii

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gegun das Ende der Blohtungshüls© 36 unter 55u§&mmend3?üeken eines Zwischenringe 37 gepreüt werdent Die Diehtungghülee 36 läßt BiQh in der aylindrisohen Bohrung 55 verschieben. Am anderen Ende der Diehtungehüls© 36 feefindet sigh ©in Dichtungsring iö, der drueicdieht an der 55ylinderwa.ndun..j 35 und der Diohtungshülef 36 anliegt. Inder Diehtungahülie 36 liegt eine innenhUla· 591 die d©n iiing 5B mitteli eines naeh auüen weisenden PIanuohei 40 arretiert» In fthnliöh v/ird die innenhülre 39 mit tele einer am Flanseh 42 d§n Spiralfeder 41 ^«gen den Flansch 43 der 36 gedrückt.

Die einzelnen, '|§ile üoj? HUiue 27 bfitthtn au§ Metall, während di© piahtungshülge uue einem elastisehen Aoetal-KunetHtpff mit deneelfeen Jöigejujeh&ft§n wie sie Htilit 1| des AusfUhrun^sbeiipiels naeh den fig_t 1A und 1^ be»teht Herrscht utmrhaupt jcein oder nur ein gerinnen Bi?u8k in den Purohlüeaen 29» 30 und 31» dann nimmt die 36 die in I?ig· 3A dnrgestellte l»&g© ©in» Aus der lung ergibt yieh, daß eioh ©in Spalt 44 gwiathen 4ej? derwAAdune 35 unä der JHohtungshülee 36 befindet» Mn weiterer Spalt 44a liegt gwieehen der Mohtun^ehUlee Ή und InnenhUlee 391 4er die innenhüise ?©ntri§rt und suf einen Seil seiner X&ng© eine grööer» Kammer 45 bildet« Sie K&nme 45 und der Spalt 44a stehen über Kaditilöi'fnun^en 46 in der

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Innenhülse mit dem Durchlaß 30 in Verbindung»

Wie sich aus den Figo 3 A und 3 B ergibt, sind das Ende 34 der Sülle 28 und das jßnde 43 der Hülse 27 flach ausgebildet und so angeordnet, daß sich durch den Dichtungsring 37 ein schmaler Zwischenraum 47 zwischen ihnen ergibt, wenn die Kupplung nicht unter Druck steht (Figo 3A)₀ Gelangt Druckmittel in die Schlauchkupplung und übersteigt der Druck einen bestimmten Wert, dann kommen die beiden Stirnseiten 34 und 43 miteinander in dichtende Berührung und verschwindet der Zwischenraum 47· Dabei wird der Dichtungsring zusammengedrückt, wie sich aus Figo 3B ergibt. Der Dichtungsring 37 besitzt einen geringeren Durchmesser als der Dichtungsring 38> so daß die Dichtungshülse 36 in axialer Richtung durch das Druckmittel beaufschlagt wird, während sich gleichzeitig die Dichtungshülse 36 ausgedehnt hat und in dichtende Anlage an die Zylinderwandung 35 gelangt ist, so daß nun nicht mehr die Gefahr besteht, daß der elastische Dichtungsring 38 zwischen die Zylinderwandung 35 und die Dichtungshülse 36 eindringt (Fig. 3B).

Die Figo 4A und 4B veranschaulichen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem sich ein Kolben 48 durch den Deckel 49 eines Zylinders 50 erstreckt und in einer Hülse 51 geführt isto Diese Hülse stellt eine erfindungsgemäße Dichtungshülse dar und besteht daher aus einem

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elastischen Werkstoff, wie er bereits oben erwähnt worden isto An der Stirnseite der Dichtungshülse 51 befindet sich ein Dichtungsring 52, der genau so ausgebildet ist wie der Dichtungsring nach den Figo 3A und 3B. Eine der Innenhülse 39 in den Figo 3A und 3B entsprechende Hülse 53 umgreift den Dichtungsring 52 und die Dichtungshülse 51· Demzufolge besteht der Unterschied nur darin, daß die Hülse 53 außen auf der Dichtungshülse 51 liegt. Die Hülse 53 besitzt Druckmitteldurchlässe 54, so daß Druckflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 55 über den Spalt 56 zwischen der Hülse 53 und dem Zylinder 50 zum Spalt 57 zwischen der Hülse 53 und der Dichtungshülse 51 fließen kann und die Dichtungshülse in eine dichte Anlage am Kolben 48 gedrückt wird. In Pig» 4B ist die Dichtungshülse 51 im unbelasteten Zustand bei einem normalen Spalt 57 zwischen dem Kolben 58 und der Dichtungshülse 51 dargestellt/· Bei dem Zustand nach Figo 4A ist der Druck im Arbeitsraum 55 so hoch, daß das Druckmittel durch den Spalt 57 zwischen den Hülsen 53 und 51 hindurchtritt und die Hülse 51 in dichter Anlage am Kolben 48 zusammenpreßt, so daß nicht mehr die Gefahr eines Eindringens des Dichtungsringes 52 in den Zwischenraum zwischen der Dichtungshülse 51 und dem Kolben 48 besteht_β

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Claims

Herr Carl Erik Jos ei Nyberg, Sylvens vag 6, ükövde, Schweden

Kolbendichtung mit einer im Zylinder "beweglich angeordneten Dichtung^hülse, bei der am iünde der Dichtungohülse ein elastic chor, an der Dichtungshülse und der Zylinderwandung anliegender Dichtring angeordnet i§t, der durch eine in die Dichtun^nhülse eingesetzte und sich über die Diohtungohülse hinaus erstreckende, den Dichtungsring umgreifende Innenhiilse in der Anlage am ijndi der DiQhtungßhülst gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der JDichtungshüXse (15» 56) und der Innenhülse (17, 39) ein mit einer von der Innenhülse umgebenden Kammer (14, 30) in Verbindung stehender Spalt (24, 44a) befindet und daß die Dichtungshülsg aus solchem Werkstoff besteht und eine solche Wandstärke besitzt, daß sie sich beim Über<schreiten eines vorgegebenen, verhältnismäßig hohen Drucks unter dem Einfluß des Druckmittels im Spalt zwischen der Dichtungshülse und der Innenhüls© radial ausdehnt und in dichte Anlage an die Zylinderwandung (11, 35) kommt»

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 der Dichtungsring (22, 38) aus

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Gummi oder einem ähnlichen elastischen Werkstoff und die DichtungahüTse (15> 36) aus einem plastischen Werkstoff mit geringerer Elastizität als der Werkstoff des Dichtungsrings besteht und daß der Zylinder (11, 27) aus einem Metall mit einer geringeren Elastizität als der Werkstoff der Dichtungshülse gefertigt ist β

ο Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Innenhülse mindestens einen Durchlaß (17a, 46) in ihrem Mantel besitzt, durch den der Spalt zwischen der Dichtungshüloe und uer Innenhülse mit der Druckkammer im Innern der Imienhülse verbunden ist·

4· Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das vom Dichtungsring abgewandte Jände der Dichtungshülse mit einem radial nach innen weisenden Hingflansch (16, 43) versehen ist, dessen Innenseite als Anschlag für die Axialbewegung der Innenhülse in einer Richtung zum Zusammendrücken des Dichtungsringes (22, 38) bildet, während die Außenseite des Flansches einem zylindrischen, beweglich in den Zylinder (11, 27) eingepaßten Teil (10, 34) zugekehrt ist, der durch einen zweiten dazwischen angeordneten elaotischen Dichtungsring (251 37) ge^en den Plansch abgedichtet ist, wobei der elastische Dichtungsring (25, 37) auf einem geringeren Radius liegt als der

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Dichtungsring (22, 38), so daß die Dichtungehülse aufgrund des Unterschieds der Radien der Dichtungsringe durch die Druckflüssigkeit in Richtung auf den zylindrischen Teil betätigt wird und den zweiten Dichtungsring (25» 37) zusammendrückte

5e Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung der Innenhülse mit einem radial nach innen weisenden Plansch (19> 42) versehen ist, der als Tragglied für ein die Innenhülse in ihrer Lage innerhalb der Dichtungshülse (15» 36) haltendes Teil (20, 41) dient.

ο Dichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfeder (41) am Plansch (42) der Innenhülse (43) anliegt₀

7ο Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (44a) zwischen der Dichtungshülse (36) und der Innenhülse (39) aus zwei axial hinter einanderliegenden Teilen beeteht, deren einer (44a) wesentlich kürzer ist als der andere (45) und einen zentrierten Spalt bildet, der sioh bis zum Plansch (43) der Dich- tungshülee erstreckt, während der andere und längere Spalt (45) eine Ringkammer bildet, die sich bis zur am Dichtungs ring (38) anliegenden Stirnseite der Dichtungshülse (36) erstreckt und eine um ein Mehrfaches größere radiale Breite beeitst als der Spalt (44a).

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8» Dichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülse (39) eine zylindrische Außenfläche besitzt, während die Dichtungshülse (36) eine innenliegende ringförmige Ausnehmung (45) besitzt und außerhalb dieser einen geringeren lichten Durchmesser für den kleineren und zentrierten Spalt (44a) bildet.

ο Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der elastische, an der Stirnseite der Dichtungshülse anliegende Dichtungsring aus einem Bundring mit ü-förmigem Querschnitt besteht, dessen Schenkel von der Dichtungshülse (15» 36) wegweisen.

10. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9_f dadurch gekennzei chnet , daß die Dichtungshülse (36) in einer Kupplungshülse (27) zur Aufnahme einer Kupplungetülle (28, 34) einer Hochdruckkupplung angeordnet ist_e

ο Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzei chnet, daß die Diohtungshülse (15) die Verlängerung eines Kolbens (10) bildet, der verschiebbar in einem Druckaylinder (11) angeordnet isto

12. Dichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Diohtungshülse (51) eine Führung für einen eylindrischen Kolben (48) oder eine in dieser liegend· Kolbenstange bildet und ein Dichtungsring (52) am

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Ende dor Dichtungshülse (51) angeordnet ist und sich in dichter .Anlage am Kolben oder der Kolbenstange befindete

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