DE1950381C3

DE1950381C3 - Dichtungspackung zur Spaltabdichtung gegenüber hydraulischen oder pneumatischen Drücken

Info

Publication number: DE1950381C3
Application number: DE19691950381
Authority: DE
Inventors: Guenter 7305 Altbach Otto
Original assignee: HERBERT HAENCHEN KG 7304 RUIT
Current assignee: HERBERT HAENCHEN KG 7304 RUIT
Priority date: 1969-10-06
Filing date: 1969-10-06
Publication date: 1978-12-07
Also published as: DE1950381B2; DE1950381A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungspackung zur Spaltabdichtung gegenüber hydraulischen oder pneumatischen Drücken mit einer Folge von Dichtringen aus gummielastischem Werkstoff, die jeweils durch mindestens eine Stützscheibe voneinander getrennt sind, wobei die Stützscheiben eine Dicke von höchstens der Hälfte der Dicke der Dichtringe besitzen mit ihrem einer abzudichtenden Fläche abgewendeten Rand an einer Gegenfläche geführt sind und gegenüber der abzudichtenden Fläche ein Spiel aufweisen.

Eine derartige Dichtungspackung ist aus der deutschen Patentschrift 10 35 412 bekannt. Wie ferner aus Hydraulic Pneumatic Power, Juni 1966, Band 12, Seiten 370-380, insbesondere Seite 373 bekannt ist, ist man bei derartigen Dichtungspackungen bestrebt zu verhindern, daß die Dichtringe in den Spalt zwischen den Stützscheiben und der abzudichtenden Fläche bei auftretenden Druckunterschieden eindringen. Außerdem ist aus der deutschen Auslegeschrift 12 50 701 bekannt, bei Dichtungspackungen ein Hineinquetschen der Dichtringe in den Ringspalt zwischen Kolben und Zylinder zu verhindern. Aus Dubbels Taschenbuch für den Maschinenbau, Band 1, Springer Verlag Berlin-Göttingen-Heidelberg, 11. Aufl. Neudruck 1968, Seite 725 ist es bekannt, durch radiales Anpressen des Dichtringes an der abzudichtenden Fläche zu verhindern, daß bei Druckunterschieden Betriebsmittel zwischen den Dichtring und der abzudichtenden Fläche hindurchfiießt.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Dichtungspackung zur Spaltabdichtung gegenüber hydraulischen oder pneumatischen Drücken der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der zur Erzielung einer druckabhängigen Dichtwirkung ein durch die Abmessung des Bohrungsdurchmessers der Stützscheiben bestimmter Abschnitt des an der abzudichtenden Fläche anliegenden Dichtungsringes verkippbar ist

ίο Diese Aufgabe wird bei der Dichtungspackung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aus einem Werkstoff sehr hoher Festigkeit, z. B. Stahl mit einer Bruchfestigkeit von 140 bis 160 kp/mm² bestehenden Stützscheiben gegenüber

is der abzudichtenden Fläche ein Spiel von etwa dem 0,8-bis 1 ^fachen der Dicke der Dichtringe aufweisen, wobei die im drucklosen Zustand an der abzudichtenden Räche senkrecht anliegenden Dichtringe beim Auftreten von Druck örtlich um die inneren Kanten der Stützscheiben verkippbar und druckabhängig an der abzudichtenden Fläche klemmend andrückbar sind

Aus der US-Patentschrift 33 47 555 ist es bekannt, den gesamten Dichtungsring in einer Umfangsnut, beispielsweise eines Kolbenringes, vorzusehen, wobei der Dichtungsring um einen Drehpunkt zwischen den beiden von der Nut gebildeten Wänden verkippbar ist Ein Verkippen des Dichtringes um die innere Kante einer Stützscheibe ergibt sich dabei nicht, sondern der Dichtring kann sich nur zwischen den beiden Wänden der Nut, in welcher er sich befindet, bewegen. Die Herstellung der Nuten, in welchen die Dichtringe gelagert sind, ist bei der bekannten Dichtung relativ aufwendig. Demgegenüber erzielt man bei der Erfindung allein durch Zusammenlegen von Stützscheiben und scheibenförmig ausgebildeten Dichtringen, welche auf einfache Weise herstellbar sind, die Dichtungspakkung.

In bevorzugter Weise können, um auch eine möglichst verschleißarme Abdichtung gegenüber einer Kolbenstange zu erzielen, die Abmessungen so gewählt sein, daß das Spiel der Stützscheiben gleich der Dicke des Dichtringes ist.

Die Dicke der Stützscheiben kann bevorzugt ¹A oder Vs der Dicke der Dichtringe betragen. Es ergeben sich hierbei besonders günstige Werte hinsichtlich der Neigung, die die Dichtringe um die inneren Kanten der Stützscheiben bei auftretenden Drücken annehmen.

Die Verschleißfestigkeit kann auch dadurch erhöht werden, daß zwischen zwei Dichtringen zwei Stützscheiben von insgesamt höchstens der halben Dicke eines Dichtringes vorgesehen sind.

Eine weitere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung. Hierin zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform betreffend die Abdichtung einer Kolbenstange;

F i g. 2 einen Schnitt durch eine zweite bevorzugte Ausführungsform betreffend die Abdichtung eines Kolbens;

F i g. 3 Schnitte durch drei bevorzugte Ausführungsformen von Dichtringen.

Wie Fig. 1 zu entnehmen, ist in einem Dichtungsgehäuse 1 ein Dichtungspaket 2 angeordnet, welches gegen einen Bund 3 des Dichtungsgehäuses 1 einerseits

¹^ und gegen eine ringförmige, einstellbare Scheibe 4 andererseits anliegt, die mit dem Dichtungsgehäuse 1 verschraubt ist. Das Dichtungspaket 4 besteht aus mehreren Dichtringen 5 aus gummieiastischem Dicht-

werkstoff, die jeweils durch ringförmige Stahlscheiben 6 yStiitzscheiben) voneinander getrennt sind. Die Dichtringe S liegen dichtend mit ihren äußeren Umfangsflächen gegen die Innenwandung des Dichtungsgehäuses 1 und mit ihren inneren Umfangsflächen an einer Kolbenstange 7 an, die in Achsrichtung beweglich ist Durch das Dichtungspaket wird ein Raum mit einem hohen Druck P\ gegenüber einem Raum mit einem niedrigen Druck Pz abgedichtet

Die die Dichtringe 5 voneinander trennenden Stahlscheiben 6 besitzen vorzugsweise eine Dicke von '/5 der Dicke der Dichtringe 5. Der Außendurchmesser der Stahlscheiben 6 ist so bemessen, daß sie durch die Innenwandung des Dichtungsgehäuses 2 geführt sind und hieran anliegen. Konzentrisch zur Achse der Kolbenstange 7 sind in den Stahlscheiben 6 Bohrungen 8 angeordnet, deren Durchmesser derart gewählt ist, daß ein bestimmtes Spiel 9 zwischen der Innenwandung der Bohrungen 8 und der Außenwandung der Kolbenstange besteht Das Spiel 9 ist vorzugsweise genauso groß wie die Dicke der die Stützscheiben bildenden Stahlscheiben 6. Es ist empfehlenswert, die Festigkeit des für die Stahlscheiben verwendeten Stahles sehr hoch zu wählen, damit diese die auftretenden Belastungen, z. B. infolge der unterschiedlichen Drücke, ohne Verformung zu übertragen vermögen und die Dichtringe 5 die gewünschte Abdichtfunktion ausüben. So ist z.B. Federstahl mit einer Festigkeit von 140— 160kp/mm² geeignet Als Werkstoff für die Dichtringe 5 empfiehlt sich ein gummielastischer Dichtwerkstoff mit einer Shorehärte von 80 bis 100, insbesondere 90. Ein derartiger Werkstoff wird unter dem Handelsnamen »Perbunan« vertrieben.

Die Dichtringe 5 sind ebenfalls mit zur Achse der Kolbenstange 7 konzentrischen Bohrungen versehen, deren Durchmesser jedoch geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Kolbenstange 7, so daß eine gewisse radiale Vorspannung der Dichtringe 5 in Richtung auf die Oberfläche der Kolbenstange 7 erzeugt wird. Entsprechend können auch die äußeren Abmes- *o sungen der Dichtringe 5 geringfügig größer gewählt werden als die Abmessungen der Innenwandung des Dichtungsgehäuses 1.

Anstelle dieser geringen Übermaße, die nicht unwesentlich zur Erzeugung einer guten Dichtwirkung beitragen, können die Dichtringe auch bündig eingesetzt und sodann durch die Scheibe 4 in axialer Richtung etwas vorgespannt werden, wodurch sich ebenfalls radiale Vorspannkräfte ergeben. Die axiale Vorspannung darf jedoch nicht so gewählt werden, daß eine wulstartige Verformung der inneren Teile der Dichtringe 5 im Bereich des Spieles 9 zwischen den Stahlscheiben 6 und der Kolbenstange 7 verursacht wird.

In F i g. 1 ist mit ausgezogenen Linien die Lage der Dichtringe im drucklosen Zustand dargestellt, während die strichlierten Linien die Lage der Dichtringe bei Druckbeaufschlagung zeigen. Wie hierbei ersichtlich, »kippen« die inneren Teile der Dichtringe 5 unter Einwirkung des Druckes P\ etwas ab, so daß ein *>o einwandfreier Dichtrand — siehe bei A in F i g. 1 — entsteht und eine gute Abdichtung gewährleistet ist. In dieser abgekippten Lage nimmt die Innenwandung der Bohrung der Dichtringe 5 eine gegenüber der Oberfläche der Kolbenstange geneigte Lage ein. Wie Versuche ergeben haben, ist die Größe der Neigung von großer Bedeutung. Die Größe der Neigung wird durch die Verhältnisse der Dicken der Dichtringe und Stützreheiben zueinander und zu der Größe des Spieles beeinflußt Wie ebenfalls versuchsmäßig festgestellt werden konnte, ergeben sich besonders günstige Werte, wenn die Dicke der Dichtringe fünfmal so groß ist wie die Dickee der Stützscheiben und der Größe des Spieles entspricht

Die Stützscheiben können jedoch eine Dicke von höchstens der Hälfte der Dichtringe besitzen. Das Spiel kann das 0,8- bis l,2fache der Dicke der Dichtringe betragen. Im jeweiligen Anwendungsfall können die Verhältnisse innerhalb der vorgenannten Bereiche durch einfache Versuche derart gewählt werden, daß sich jeweils optimale Dichtwerte in Verbindung mit einer hohen Lebensdauer ergeben. Zu beachtende Einflußgrößen sind hierbei die Härte des Dichtwerkstoffes und gegebenenfalls auch der Durchmesser der Kolbenstange.

In Fig.2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, welches die Abdichtung eines Kolbens betrifft und entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 ausgebildet ist Die einander entsprechenden Teile sind mit denselben Bezugszeichen, jedoch mit einem Beistrich versehen. Da das Ausführungsbeispiel gamäß F i g. 2 analog zu dem gemäß F i g. 1 ausgebildet ist, kann auf eine eingehende Beschreibung verzichtet werden. Es sei nur darauf hingewiesen, daß der Kolbenstange 7 gemäß F i g. 1 der Zylinder T gemäß F i g. 2 und dem Dichtungsgehäuse 1 gemäß F i g. 1 der Kolben Γ gemäß Fig.2 entspricht und daß die Dichtungs- und Stützringe in einer ringförmigen Nut des Kolbens angeordnet sind.

Aus Fig.3 sind verschiedene Formgebungen der Innenbohrung der Dichtringe ersichtlich. Mittels der erfindungsgemäßen Dichtung ergibt sich der Vorteil einer einwandfreien Abdichtung auch bei hohen Drücken in Verbindung mit einer sehr hohen Lebensdauer. Ferner ist sehr vorteilhaft, daß die Herstellungskosten äußerst niedrig sind, da nur einfach herzustellende Teile verwendet werden und keine genauen Fertigungstoleranzen eingehalten werden müssen. Vorteilhaft ist auch, daß die axiale Baulänge der erfindungsgemäßen Dichtung sehr gering ist, was unter anderem darauf zurückzuführen ist, daß die Dicke der Stützscheiben relativ klein ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtung ist darin zu sehen, daß die Reibung in der Dichtfläche sehr klein ist.

In Abwandlung von den dargestellten Ausführungsbeispielen können gegebenenfalls anstelle jeweils einer Stahlscheibe zwei entsprechend dünnere Stahlscheiben zur Anwendung gelangen. In weiterer Abwandlung kann die erfindungsgemäße Dichtung auch zur Abdichtung von nicht kreisförmigen, d. h. eckigen Flächen benutzt werden, was sowohl für die Abdichtung einer Kolbenstange als auch für die Abdichtung eines Kolbens gilt. Hierbei kann z. B. die Kolbenstange gemäß F i g. 1 einen sechseckigen Querschnitt haben, während die Dichtringe und Stützscheiben mit kreisrunden Bohrungen versehen sind. Entsprechendes gilt für die Abdichtung gegenüber der Innenwandune einer im Querschnitt eckig ausgebildeicn Hülse.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtungspackung zur Spaltabdichtung gegenüber hydraulischen oder pneumatischen Drücken mit einer Folge von Dichtringen aus gummielastischem Werkstoff, die jeweils durch mindestens eine Stützscheibe voneinander getrennt sind, wobei die Stützscheiben eine Dicke von höchstens der Hälfte der Dicke der Dichtringe besitzen, mit ihrem einer abzudichtenden Fläche abgewendeten Rand an einer Gegenfläche geführt sind und gegenüber der abzudichtenden Fläche ein Spiel aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Werkstoff sehr hoher Festigkeit, ζ. B. Stahl mit einer Bruchfestigkeit von 140-160 kp/mm², bestehenden Stützscheiben (6,6') gegenüber der abzudichtenden Fläche ein Spiel (9, 9') von etwa dem 0,8- bis 1 ^fachen der Dicke der Dichtringe (5,5') aufweisen, wobei die im drucklosen Zustand der abzudichtenden Fläche senkrecht anliegenden Dichtringe (5,5') bei Auftreten von Druck örtlich um die inneren Kanten der Stützscheiben (6, 6') verkippbar und druckabhängig der abzudichtenden Fläche klemmend andrückbar sind.

2. Dichtungspackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel (9,9') der Stützscheiben (6,6') gleich der Dicke eines Dichtringes (5, 5') ist

3. Dichtungspackung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Stützscheiben (6,6') ein Viertel oder ein Fünftel der Dicke der Dichtringe (5,5') beträgt.

4. Dichtungspackung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Dichtringen (5, 5') zwei Stützscheiben (6, 6') von insgesamt höchstens der halben Dicke eines Dichtinges (5,5') vorgesehen sind.