DE19639798A1 - Abstreiferanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abstreiferanordnung mit einem in eine Ringnut eines ersten von zwei rechtwinklig zur Ringnut axial gegeneinander beweglichen Maschinenteilen eingelegten Dichtring aus gummielastischem Material, der mit einer Ab­ streiflippe am zweiten Maschinenteil anliegt.

Eine derartige Abstreiferanordnung ist beispielsweise durch den außenseitigen Abstreifer und den Elastomer-Doppelab­ streifer auf Seite 192 des Fachbuchs "Heinz Konrad Müller, Abdichtung bewegter Maschinenteile, Medienverlag, 1990" - bekanntgeworden.

Die Kolbenstange hydraulischer Geräte ist im ausgefahrenen Zustand den Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Beim Einfahren müssen daher anhaftender Schmutz, Wasser, Eis und andere Fremdsubstanzen sicher von der Stangenoberfläche abgestreift werden. Gelingt dies nicht, so gelangen diese Fremdstoffe in den Hydraulikkreislauf und können Dichtungen, Führungen, Ventile und Pumpen schädigen. Andererseits sollte der auf der Stange haftende mikrometerdünne Schmierölfilm beim Ein­ fahren nicht nach außen abgestreift werden.

Um ein solches hydraulisches System frei von Verschmutzungen zu halten und damit eine störungsfreie Funktion eines Dicht­ systems zu gewährleisten, werden Abstreifer eingesetzt, wo­ bei grundsätzlich zwei Arten, nämlich Einzel-Abstreifer und Doppel-Abstreifer, bekannt sind.

Einzel-Abstreifer sind einlippige Elemente, welche die Auf­ gabe haben, den an der Kolbenstange anhaftenden Schmutzfilm oder Eisfilm abzustreifen und so das hydraulische System vor äußerer Verschmutzung zu bewahren. Doppel-Abstreifer sind zweilippige Elemente, die neben der Funktion des Schmutzab­ streifens auch noch in der Lage sind, einen Schmierölfilm zurückzuhalten und gegebenenfalls auch einer geringfügigen Druckbelastung widerstehen zu können.

Bei Einzel-Abstreifern wird der Schmierölfilm zur Atmosphäre hin abgestreift, wobei der Einzel-Abstreifer keine Dich­ tungsfunktion übernehmen kann. Ein Schmierölfilter bzw. eine auch nur geringe Druckbelastung kann mit Hilfe eines Einzel- Abstreifers nicht zurückgehalten werden.

Doppel-Abstreifer können bei unzulässiger Druckbeaufschla­ gung ihre Abstreifwirkung verlieren oder sogar aus ihrer Einbaulage, z. B. aus einer Ringnut, herausgedrückt werden, wodurch das Dichtsystem bzw. die Abstreifwirkung bleibend geschädigt werden kann. Bei starker Stangenauslenkung kann ebenfalls die Abstreifwirkung durch ein Anheben der Ab­ streiflippe aufgehoben werden.

Bei den aus dem oben genannten Fachbuch bekannten Einzel-Ab­ streifern und Doppel-Abstreifern steigt bei eingebautem Ab­ streifer der Anpreßdruck jeweils zu derjenigen Seite hin steil an, auf der ein Abstreifen erwünscht ist. Da der An­ preßdruck auf der anderen Seite demgegenüber flach abfällt, kann diese Seite des Abstreifrings keine Abstreif- oder Dichtungsaufgaben übernehmen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abstreiferanordnung der eingangs genannten Art dahinge­ hend weiterzubilden, daß auf einfache Art und Weise sowohl ein an der Stange anhaftender Schmutzfilm abgestreift als auch ein Schmierölfilm zurückgehalten werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Abstreiflippe mit einem axialen Flächenabschnitt am zweiten Maschinenteil anliegt und daß bei eingebautem Abstreifring der Anpreßdruck der Abstreiflippe an das zweite Maschinen­ teil in axialer Richtung über die Abstreiflippe beidseitig jeweils steil ansteigt.

Die erfindungsgemäße Abstreiferanordnung hat damit den we­ sentlichen Vorteil, daß die beiden Wirkprinzipien von Ein­ zel-Abstreifern und Doppel-Abstreifern in einer einzigen Ab­ streiferanordnung vereint sind. Dabei wird der für die Funk­ tion des Abstreifers bzw. des Doppel-Abstreifers wichtige Verlauf der Preßverteilung, welcher bei den bekannten Ab­ streiferanordnungen jeweils von einer Lippe übernommen wurde- nämlich steiler Anstieg der Preßverteilung zu derjenigen Seite hin, auf der ein Abstreifen erwünscht ist -, in einer einzigen Abstreiflippe vereint. Mit der erfindungsgemäßen Abstreiferanordnung kann zusätzlich zu den Vorteilen von be­ kannten Einzel-Abstreifern auch ein Schmierölfilm zurückge­ halten werden, d. h., es kann ein beidseitiges Abstreifen oder Abdichten bewirkt werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der An­ preßdruck an das zweite Maschinenteil in axialer Richtung über die Abstreiflippe im Bereich ihrer axialen Mitte maxi­ mal. Aber auch eine axiale Preßverteilung mit einem lokalen Minimum im Bereich der axialen Mitte der Dichtlippe ist mög­ lich.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß der Anpreß­ druck an das zweite Maschinenteil in axialer Richtung über die Abstreiflippe im wesentlichen symmetrisch ist. Dies hat den Vorteil, daß auf Grund der symmetrischen Pressungsver­ teilung die Abstreifwirkung beider Seiten des Abstreifrings gleich ist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Abstreifring einen radial nach innen versetzten axialen Ringabschnitt auf, der bei eingebautem Abstreifring an einem axialen Ringvorsprung einer Nutflanke der Ringnut anliegt.

Durch diese Anlage ist kein Herausdrücken des Abstreifrings aus der Ringnut möglich. Je nach Auslegung kann ein Grenzan­ preßdruck des Abstreifrings eingestellt werden, bei dem die Abstreiflippe kurz abhebt, um dann sofort nach Unterschrei­ ten des eingestellten Grenzanpreßdrucks seine Funktion als Doppel-Abstreifer wieder zu erfüllen.

Bei einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Anpreßdruck der Abstreiflippe durch ein radiales Übermaß der Abstreiflippe gegenüber dem zweiten Maschinenteil erzeugt. So kann z. B. der Innendurchmesser des Abstreifrings kleiner als der Außendurchmesser des zweiten Maschinenteils sein, so daß der Innendurchmesser des Abstreifrings im eingebauten Zustand auf den Außendurchmesser des zweiten Maschinenteils geweitet wird und dadurch der Anpreßdruck an das zweite Ma­ schinenteil erzeugt wird. Dabei kann insbesondere auch durch einen geeigneten axialen Querschnitt des radialen Übermaßes der gewünschte Anpreßdruckverlauf des eingebauten Abstreif­ rings erzeugt bzw. beeinflußt werden.

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Anpreßdruck der Abstreiflippe durch den Einbau des Abstreifrings in die Ringnut erzeugt ist.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung dieser Aus­ führungsform wird der Anpreßdruck der Abstreiflippe dadurch erzeugt, daß der Abstreifring gegenüber der Ringnut ein ra­ diales Übermaß, vorzugsweise einen größeren Außendurchmes­ ser, aufweist. Beim Einbau des Abstreifrings in die Ringnut des ersten Maschinenteils wird der Abstreifring dann in Richtung auf das zweite Maschinenteil beaufschlagt und der gewünschte Anpreßdruck erzeugt.

Auch jede Kombination eines radialen Übermaßes der Abstreif­ lippe gegenüber dem zweiten Maschinenteil und eines radialen Übermaßes des Abstreifrings gegenüber der Ringnut zur Erzeu­ gung des gewünschten Verlaufs des Anpreßdruckes ist möglich.

Bei einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die Abstreiflippe über einen ringförmigen Abstreifsteg mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt am zweiten Maschi­ nenteil an. Über den Abstreifsteg ist der übrige Teil des Abstreifrings vom zweiten Maschinenteil radial beabstandet und ist so ein zusätzlicher freier Ringraum zwischen Ab­ streifring und zweitem Maschinenteil geschaffen, in welchem sich mehr Medium ansammeln kann, bevor die Abstreiflippe vom zweiten Maschinenteil abhebt. Außerdem läßt sich der Anpreß­ druck über die axiale und radiale Stegbreite des Abstreif­ stegs leicht und gezielt einstellen.

Wenn in einer weiteren Ausführungsform die Abstreiflippe ge­ genüber der Ringnut axial versetzt angeordnet ist, werden die Auslenkungen einer Kolbenstange ohne reine Blockverpres­ sung durch eine axial versetzte Krafteinleitung an Kolben­ stange und Ringnutgrund ermöglicht.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der Beschrei­ bung und der beigefügten Zeichnung. Ebenso können die vor­ stehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbei­ spiel einer Abstreiferanordnung;

Fig. 2 einen Querschnitt des Abstreifrings der Fig. 1;

Fig. 3 schematisch den Anpreßdruck-Verlauf des Abstreif­ rings der Fig. 2 in axialer Richtung;

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungs­ beispiel einer Abstreiferanordnung;

Fig. 5 einen Querschnitt des Abstreifrings der Fig. 4; und

Fig. 6 schematisch den Anpreßdruck-Verlauf des Abstreif­ rings der Fig. 5 in axialer Richtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Abstreiferanordnung dient an ih­ rer Niederdruckseite (links) dem Abstreifen von Schmutz von einem Maschinenteil 2 und an ihrer Hochdruckseite (rechts) dem Abstreifen von Leckageflüssigkeit im Spalt zwischen zwei Maschinenteilen 2 und 3, die sich im Betrieb in axialer Richtung gegeneinander bewegen. Typischerweise handelt es sich bei dem Maschinenteil 2 um eine Stange und bei dem Ma­ schinenteil 3 um einen Zylinder einer hydraulischen Kolben- Zylinder-Einheit. In diesem Falle liegt eine innen dichtende Anordnung vor, es kann jedoch in entsprechender Weise auch eine außen dichtende Anordnung geschaffen werden.

In das Maschinenteil 3 ist eine zur axialen Bewegungsrich­ tung rechtwinklige, kreisförmige Ringnut 4 eingestochen, in die ein Abstreifring 5 eingelegt ist. Der Abstreifring 5 be­ steht aus gummielastischem Material und weist an seiner dem zweiten Maschinenteil 2 zugewandten Lauffläche eine Ab­ streiflippe 9 auf (Fig. 2), welche auf einem axialen Flä­ chenabschnitt an dem zweiten Maschinenteil 2 flach anliegt und welche von dem Ende eines im Querschnitt rechteckigen Abstreifsteges 8 gebildet wird. Dieser Abstreifsteg 8 ist über einen schrägen Ringabschnitt 7 gegenüber dem in der Ringnut 4 angeordneten Ringabschnitt 6 des Abstreifrings 5 beabstandet.

Der durch die Abstreiflippe 9 definierte Innendurchmesser der Abstreiflippe 9 ist kleiner als der Außendurchmesser des Maschinenteils 2 und derart gewählt, daß sich bei eingebau­ tem Abstreifring 5 der in Fig. 3 gezeigte Verlaut des An­ preßdruckes p der Abstreiflippe 9 an das zweite Maschinen­ teil 2 in axialer Richtung ergibt. Der Anpreßdruck p steigt zu beiden Seiten der Abstreiflippe 9 steil an und ist symme­ trisch ihrer axialen Mittelebene.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Abstreiferanordnung 11 liegt der Abstreifring 15 noch mit einer radial nach innen versetzten Ringfläche 17a (Fig. 5) an einem axialen Ringvorsprung 4b einer Nutwand 4a der Ringnut 4 an. Durch diesen Ringab­ schnitt 17a ist die Abstreiflippe 19 gegenüber der Ringnut 4 weiter versetzt als bei der Abstreiferanordnung nach Fig. 1.

Der in Fig. 6 gezeigte Verlauf des Anpreßdruckes p der Ab­ streiflippe 19 an das zweite Maschinenteil 2 wird bei dieser Ausführungsform durch ein radiales Übermaß d der Ringfläche 17a und der Außenfläche 16a des Ringabschnittes 16 gegenüber der Ringnut 4 erzeugt, d. h. der Außendurchmesser des Ab­ streifrings 15 ist um das Maß d größer als der Innendurch­ messer der Ringnut 4. Durch dieses radiale Übermaß d ist der in die Ringnut 4 eingelegte Abstreifring 15 insbesondere im Bereich der Abstreiflippe 19 auf das zweite Maschinenteil 2 hin beaufschlagt. Der Anpreßdruck p der Abstreiflippe 19 in axialer Richtung ist ebenfalls symmetrisch mit steil anstei­ genden Flanken und etwas größer als der Anpreßdruck der er­ sten Abstreiferanordnung.

Über den ringförmigen Abstreifsteg 8, 18 ist insbesondere der schräge Ringabschnitt 7, 17 gegenüber dem zweiten Ma­ schinenteil 2 radial beabstandet, so daß ein freier Ringraum zwischen dem schrägen Ringabschnitt 7, 17 und dem zweiten Maschinenteil 2 ausbildet ist. Dieser freie Ringraum bildet einen zusätzlichen Speicherraum für eingeschlepptes Hoch­ druckmedium, so daß ein Abheben der Abstreiflippe 9, 19 län­ ger verhindert werden kann.

Aufgrund dieses Verlaufes des Anpreßdruckes p mit beidseiti­ gem steilen Anstieg und maximalem Anpreßdruck etwa in der Mitte der Abstreiflippe 9, 19 kann der Abstreifring 5, 15 nicht nur einen an dem zweiten Maschinenteil 2 anhaftenden Schmutzfilm oder Eisfilm abstreifen und so das hydraulische System vor äußerer Verschmutzung bewahren, sondern er ist auch in der Lage, einen hochdruckseitigen Schmierölfilm zu­ rückzuhalten und einer geringfügigen Druckbelastung wider­ stehen zu können.

Bei einer Abstreiferanordnung 1 ist in eine Ringnut 4 eines ersten (3) von zwei rechtwinklig zur Ringnut 4 axial gegen­ einander beweglichen Maschinenteilen 2, 3 ein Abstreifring 5 aus gummielastischem Material eingelegt, der mit einer Ab­ streiflippe 9 am zweiten Maschinenteil 2 anliegt. Zum Opti­ mieren der Eigenschaften des Abstreifrings liegt die Ab­ streiflippe 9 mit einem axialen Flächenabschnitt am zweiten Maschinenteil 3 an und ist bei eingebautem Abstreifring 5 der Anpreßdruck der Abstreiflippe 9 an das zweite Maschinen­ teil 2 in axialer Richtung über die Abstreiflippe 9 im Be­ reich ihrer axialen Mitte maximal. Dadurch können die beiden Wirkprinzipien von Einzel-Abstreifern und Doppel-Abstreifern in einer einzigen Abstreiferanordnung vereint werden.

Claims (9)

1. Abstreiferanordnung (1; 11) mit einem in eine Ringnut (4) eines ersten (3) von zwei rechtwinklig zur Ringnut (4) axial gegeneinander beweglichen Maschinenteilen (2, 3) eingelegten Abstreifring (5; 15) aus gummielasti­ schem Material, der mit einer Abstreiflippe (9; 19) am zweiten Maschinenteil (2) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreiflippe (9; 19) mit einem axialen Flä­ chenabschnitt am zweiten Maschinenteil (3) anliegt und daß bei eingebautem Abstreifring (5; 15) der Anpreß­ druck (p) der Abstreiflippe (9; 19) an das zweite Ma­ schinenteil (2) in axialer Richtung über die Abstreif­ lippe (9; 19) beidseitig jeweils steil ansteigt.

2. Abstreiferanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anpreßdruck (p) an das zweite Maschi­ nenteil (2) in axialer Richtung über die Abstreiflippe (9; 19) im Bereich ihrer axialen Mitte maximal ist.

3. Abstreiferanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anpreßdruck (p) an das zweite Ma­ schinenteil (2) in axialer Richtung über die Abstreif­ lippe (9; 19) im wesentlichen symmetrisch ist.

4. Abstreiferanordnung nach einem vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreifring (15) einen radial nach innen versetzten axialen Ringab­ schnitt (17a) aufweist, der bei eingebautem Abstreif­ ring (15) an einem axialen Ringvorsprung (4b) einer Nutflanke (4a) der Ringnut (4) anliegt.

5. Abstreiferanordnung nach einem vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck (p) der Abstreiflippe (19) durch ein radiales Übermaß der Abstreiflippe (9; 19) gegenüber dem zweiten Maschinen­ teil (2) erzeugt ist.

6. Abstreiferanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck (p) der Abstreiflippe (19) durch den Einbau des Ab­ streifrings (15) in die Ringnut (4) erzeugt ist.

7. Abstreiferanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstreifring (15) gegenüber der Ring­ nut (4) ein radiales Übermaß (d) aufweist.

8. Abstreiferanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreiflippe (9; 19) über einen ringförmigen Abstreifsteg (8; 18) mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt am zweiten Maschinenteil (3) anliegt.

9. Abstreiferanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreiflippe (9; 19) gegenüber der Ringnut (4) axial versetzt ange­ ordnet ist.