DE19611673A1 - Kolbenstangendichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für die Kolbenstange eines insbesondere unter Hochdruck stehenden Zylinders, die im Bereich der Kolbenstangenführung innerhalb einer dort vorgese­ henen Umfangsnut angeordnet und aus einem an der Kolbenstange anliegenden Dichtelement sowie einem Vorspannelement gebildet ist.

Der DE-C 32 25 906 ist eine Dichtung für hydraulische Kolben und Kolbenstangen mit einem Dichtring aus einem zäh-elastischen Kunststoff als Berührungsdichtung zwischen einem eine Ringnut aufweisenden ruhenden und einem eine Einfallschräge aufweisenden bewegten Ma­ schinenteil und einem den Dichtring radial spannenden und gegenüber der Ringnut im ruhen­ den Maschinenteil abdichtenden gummi-elastischen Spannring, wobei die dem bewegten Ma­ schinenteil zugewandte Umfangsfläche des Dichtringes - in axialer Richtung gesehen - im Be­ reich ihrer Mitte eine Stufe aufweist, deren Stirnfläche der Hochdruckseite zugewandt ist und von der Stufe ausgehend zur Niederdruckseite hin eine sich unter einem kleinen Keilwinkel öffnende Kegelfläche bildet, so daß sich zwischen der Stirnfläche der Stufe und der Kegelflä­ che eine Dichtkante befindet. Diese Art von Dichtungen bedingen zur Vermeidung von Spaltex­ trusion einen relativ engen Spalt, wodurch es insbesondere bei größeren, unter Hochdruck stehenden Zylindern infolge Federung der Kolbenstange zur metallischen Berührung der Kol­ benstange mit der sie umgebenden Kolbenstangenführung kommt, was wiederum zur Beschä­ digung der Stange und damit zur Dichtungszerstörung führt.

Einem Prospekt der Firma Parker-Prädifa GmbH mit der Sach-Nr. 3350/D/E sind sogenannte Präzisionsdichtungen für die Hydraulik zu entnehmen. Hier werden insbesondere auf den Sei­ ten E 28 und E 29 Stangendichtungen, beispielsweise zur Anwendung in Baumaschinenzylin­ dern mit Drücken bis zu 1000 bar beschrieben. Diese bestehen aus mindestens einer der Kol­ benstange zugewandten Dichtlippe in Verbindung mit einem sogenannten Backring, der axial hinter der Dichtlippe angeordnet ist. Der eigentliche Dichtkörper besteht in der Regel aus einem elastischen Polyurethan, während der Backring verhältnismäßig steif ausgebildet ist. Bei Hoch­ druckbeaufschlagung ( 300 bar) wird insbesondere bei großen Stegdurchmessern der elasti­ sche Dichtkörper so stark verformt, daß die gesamte Lauffläche an die Kolbenstange ange­ preßt wird. Hierdurch steigt die Reibung zwischen Dichtkörper und Stange an. Die Folge ist eine örtliche Erhitzung und Schwingung des elastischen Dichtkörpers. Dies führt zur Material­ zerrüttung und -ablösung im Bereich der Lauffläche und damit zum Ausfall der Dichtung. Die durchschnittliche Standzeit eines solchen Systems beträgt ca. ein Jahr oder 5000-6000 Be­ triebsstunden.

Ziel der Erfindung ist es, eine Kolbenstangendichtung für die Hochdruckanwendung dahinge­ hend weiterzubilden, daß deren Standzeit wesentlich gegenüber dem bisher bekannten St.d.T. erhöht wird.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Dichtelement ein stufenförmig geteilter Gleitring aus hartem Material ist, und daß das Vorspannelement aus einem hochela­ stischen Material besteht.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu ent­ nehmen.

Die Stangendichtung besteht somit aus einem harten, stufenförmig geteilten Gleitring in Ver­ bindung mit einem hochelastischen Vorspannelement, wobei für den Gleitring ein Polyamid (PA 6.6), vorzugsweise mit glasfaserverstärkter Lauffläche und für das Vorspannelement ein Elastomermaterial (NBR) mit einer Shore-Härte von etwa 70 zum Einsatz gelangt.

Die Lauffläche ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und zumindest im Bereich einer Stirnfläche mit einer Anfasung versehen. Vorzugsweise sind jedoch beide Stirnflächenbereiche angefast, damit es für die Montage keine Richtungsprobleme gibt. Der Stufenschnitt ist im Querschnitt etwa Z-förmig ausgebildet, so daß ein parallel zur Stirnfläche der die Dichtung aufnehmenden Nut verlaufender Dichtbereich gebildet wird. Die Fase bzw. Fasen dienen der Gewährleistung der Leckstromrückförderung.

Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 - Prinzipskizze eines nur angedeuteten Hochdruckzylinders mit Kolbenstangen­ führung und Dichtelementen

Fig. 2 - Einzeldarstellung der erfindungsgemäße Hochdruckdichtung.

Fig. 1 zeigt einen angedeuteten Zylinder 1 für Hochdruckbetrieb, beispielsweise für 300-400 bar, wie er u. a. bei Baumaschinen zum Einsatz gelangen kann. Der Zylinder 1 beinhaltet eine Kolbenstangenführung 2, eine Kolbenstange 3 sowie mehrere Dichtungen 4, 5, 6. Die Dichtung 4 ist als Hochdruckdichtung, die Dichtung 5 als Pufferdichtung (Sekundärdichtung oder Nieder­ druckdichtung) und die Dichtung 6 als Staubdichtung ausgebildet, deren Dichtlippe 7 nach au­ ßen gerichtet ist. Der Hochdruckraum ist mit 8 bezeichnet. In der Kolbenstangenführung 2 sind entsprechende Umfangsnuten 9, 10, 11 eingearbeitet, die zur Aufnahme der Dichtungen 4, 5, 6 dienen.

Die erfindungsgemäße Dichtung, die in Fig. 2 näher erläutert ist, besteht aus einem der Kol­ benstange 3 zugewandten Gleitring 12 sowie einem Vorspannelement 13.

Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt durch die Kolbenstangenführung 2, welche die Ringnut 9 beinhal­ tet, die zur Aufnahme der Dichtung 4 vorgesehen ist. Wie bereits angesprochen, besteht die Dichtung 4 aus einem Gleitring 12 aus hartem Material, der am Umfang mit einem Stufen­ schnitt 14 versehen ist. Als Material für den Gleitring 12 kann z. B. ein Kunststoff, wie Polyamid, zum Einsatz gelangen, wobei in die Lauffläche 12′ bei Bedarf glasfaserverstärkte Materialien oder andere die Kunststoffmatrix verstärkende Faserstoffe eingearbeitet sein können. Radial hinter dem Gleitring 12 ist das Vorspannelement 13 vorgesehen, das in diesem Beispiel aus NBR-Elastomer mit einer Shore-Härte von 70 bestehen soll. Strichpunktiert ist der ursprüngli­ che Zustand des Vorspannelementes 13 dargestellt, während der schraffierte Zustand den Ein­ bauzustand widerspiegelt. Der Hochdruckraum ist auch hier mit dem Bezugszeichen 8 verse­ hen. Bei Hochdruckbeaufschlagung wird einerseits das Dichtelement 12 und andererseits das Vorspannelement 13 in Richtung der zugehörigen Nutwand 15 verschoben und kommt dort dichtend zur Anlage. Der Hochdruck bewirkt auch, daß eine optimale Abdichtung im geteilten Bereich 14 herbeigeführt werden kann, wenn nämlich die Dichtflächen 16 und 17 der geteilten Bereiche 18, 19 aneinander gepreßt werden. Der Gleitring 12 selber ist mit Anfasungen 20, 21 versehen, die etwa unter einem Winkel von 15° von der Lauffläche 12′ in die zugehörigen Stirnflächenbereiche 22, 23 verlaufen.

Claims (9)

1. Dichtung für die Kolbenstange (3) eines insbesondere unter Hochdruck stehenden Zylin­ ders (1), die im Bereich der Kolbenstangenführung (2) innerhalb einer dort vorgesehenen Umfangsnut (9) angeordnet und aus einem an der Kolbenstange (3) anliegenden Dichte­ lement (12) sowie einem Vorspannelement (13) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (12) ein stufenförmig geteilter Gleitring aus hartem Material ist, und daß das Vorspannelement (13) aus einem hochelastischen Material besteht.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (12) mit einer im wesentlichen zylindrischen Lauffläche (12′) versehen ist.

3. Dichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (12) zumindest im Bereich einer seiner Stirnflächen (22, 23) mit einer sich in Richtung der Lauffläche (12′) erstreckenden Anfasung (20, 21) versehen ist.

4. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfasung (20, 21) etwa unter einem Winkel von 10-20° in die Lauffläche (12′) eingeht.

5. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (12) aus einem extrusionsfesten und verschleißarmen harten Kunststoff, insbesondere aus Polyamid besteht.

6. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere die Lauffläche (12′) des Dichtelementes (12) glasfaserverstärkt ausgebildet ist.

7. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein im Querschnitt recht­ eckiges Vorspannelement (13).

8. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannele­ ment (13) aus Elastomer mit einer Shore-Härte von etwa 70 gebildet ist.

9. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannele­ ment (13) außerhalb des Dichtelementes (12) mit mindestens einer dem Nutgrund zuge­ wandten Fase versehen ist.