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Die Erfindung betrifft eine Einzel-Abstreiferanordnung mit einem in eine Ringnut eines ersten von zwei rechtwinklig zur Ringnut axial gegeneinander beweglichen Maschinenteilen eingelegten Abstreifring aus gummielastischem Material, der mit einer Abstreiflippe am zweiten Maschinenteil anliegt.
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Eine derartige Abstreiferanordnung ist beispielsweise durch den aussenseitigen Abstreifer und den Elastomer-Doppelabstreifer auf Seite 192 des Fachbuchs ”Heinz Konrad Müller, Abdichtung bewegter Maschinenteile, Medienverlag, 1990” – bekanntgeworden.
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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 Einfahren nicht nach aussen abgestreift werden.
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Um ein solches hydraulisches System frei von Verschmutzungen zu halten und damit eine störungsfreie Funktion eines Dichtsystems zu gewährleisten, werden Abstreifer eingesetzt, wobei grundsätzlich zwei Arten, nämlich Einzel-Abstreifer und Doppel-Abstreifer, bekannt sind.
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Einzel-Abstreifer sind einlippige Elemente, welche die Aufgabe 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 Schmutzabstreifens auch noch in der Lage sind, einen Schmierölfilm zurückzuhalten und gegebenenfalls auch einer geringfügigen Druckbelastung widerstehen zu können.
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Bei Einzel-Abstreifern wird der Schmierölfilm zur Atmosphäre hin abgestreift, wobei der Einzel-Abstreifer keine Dichtungsfunktion übernehmen kann. Ein Schmierölfilm bzw. eine auch nur geringe Druckbelastung kann mit Hilfe eines Einzel-Abstreifers nicht zurückgehalten werden.
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Doppel-Abstreifer können bei unzulässiger Druckbeaufschlagung 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 Abstreiflippe aufgehoben werden.
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Bei den aus dem oben genannten Fachbuch bekannten Einzel-Abstreifern und Doppel-Abstreifern steigt bei eingebautem Abstreifer der Anpressdruck jeweils zu derjenigen Seite hin steil an, auf der ein Abstreifen erwünscht ist. Da der Anpressdruck auf der anderen Seite demgegenüber flach abfällt, kann diese Seite des Abstreifrings keine Abstreif- oder Dichtungsaufgaben übernehmen.
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Aus der
US 4,166,628 A ist ein Dichtungselement bekannt geworden, das aus einer Metallöse und einem elastomeren Werkstoffkörper zusammengesetzt ist. Die am elastomeren Werkstückkörper ausgebildete Dichtlippe ist im unbelasteten Zustand, vor dem Einbau in aneinander grenzende Maschinenteile durch zwei sich schneidende Kegelflächen gebildet. Die Dichtlippe ist am elastomeren Werkstoffkörper gelenkartig ausgebildet und kann Schmierfett an die Atmosphäre austreten lassen, sofern auf der Lagerbuchsenseite sich überschüssiges Schmierfett angesammelt hat.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abstreiferanordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass auf einfache Art und Weise sowohl ein an der Stange anhaftender Schmutzfilm abgestreift als auch ein Schmierölfilm zurückgehalten werden können.
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Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Abstreiflippe, die am Ende von einem im Querschnitt rechteckigen Abstreifsteg gebildet ist, mit einem axialen Flächenabschnitt am zweiten Maschinenteil anliegt und dass bei eingebautem Abstreifring der Anpressdruck der Abstreiflippe an das zweite Maschinenteil in axialer Richtung über die Abstreiflippe beidseitig symmetrisch jeweils steil ansteigt.
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Die erfindungsgemässe Abstreiferanordnung hat damit den wesentlichen Vorteil, dass die beiden Wirkprinzipien von Einzel-Abstreifern und Doppel-Abstreifern in einer einzigen Abstreiferanordnung vereint sind. Dabei wird der für die Funktion des Abstreifers bzw. des Doppel-Abstreifers wichtige Verlauf der Pressverteilung, welcher bei den bekannten Abstreiferanordnungen 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 bekannten Einzel-Abstreifern auch ein Schmierölfilm zurückgehalten werden, d. h., es kann ein beidseitiges Abstreifen oder Abdichten bewirkt werden. Der Anpressdruck an das zweite Maschinenteil ist in axialer Richtung über die Abstreiflippe im wesentlichen symmetrisch. Dies hat den Vorteil, dass auf Grund der symmetrischen Pressungsverteilung die Abstreifwirkung beider Seiten des Abstreifrings gleich ist.
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Die Abstreiflippe liegt über einen ringförmigen Abstreifsteg mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt am zweiten Maschinenteil an. Über den Abstreifsteg ist der übrige Teil des Abstreifrings vom zweiten Maschinenteil radial beabstandet und ist so ein zusätzlicher freier Ringraum zwischen Abstreifring und zweitem Maschinenteil geschaffen, in welchem sich mehr Medium ansammeln kann, bevor die Abstreiflippe vom zweiten Maschinenteil abhebt. Ausserdem lässt sich der Anpressdruck über die axiale und radiale Stegbreite des Abstreifstegs leicht und gezielt einstellen.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Anpressdruck an das zweite Maschinenteil in axialer Richtung über die Abstreiflippe im Bereich ihrer axialen Mitte maximal. Aber auch eine axiale Pressverteilung mit einem lokalen Minimum im Bereich der axialen Mitte der Dichtlippe ist möglich.
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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.
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Durch diese Anlage ist kein Herausdrückendes Abstreifrings aus der Ringnut möglich. Je nach Auslegung kann ein Grenzanpressdruck des Abstreifrings eingestellt werden, bei dem die Abstreiflippe kurz abhebt, um dann sofort nach Unterschreiten des eingestellten Grenzanpressdrucks seine Funktion als Doppel-Abstreifer wieder zu erfüllen.
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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 Maschinenteil erzeugt wird. Dabei kann insbesondere auch durch einen geeigneten axialen Querschnitt des radialen Übermasses der gewünschte Anpressdruckverlauf des eingebauten Abstreifrings erzeugt bzw. beeinflusst werden.
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Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Anpressdruck der Abstreiflippe durch den Einbau des Abstreifrings in die Ringnut erzeugt ist.
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Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform wird der Anpressdruck der Abstreiflippe dadurch erzeugt, dass der Abstreifring gegenüber der Ringnut ein radiales Übermass, vorzugsweise einen grösseren Aussendurchmesser, 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.
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Auch jede Kombination eines radialen Übermasses der Abstreiflippe gegenüber dem zweiten Maschinenteil und eines radialen Übermasses des Abstreifrings gegenüber der Ringnut zur Erzeugung des gewünschten Verlaufs des Anpressdruckes ist möglich.
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Wenn in einer weiteren Ausführungsform die Abstreiflippe gegenüber der Ringnut axial versetzt angeordnet ist, werden die Auslenkungen einer Kolbenstange ohne reine Blockverpressung durch eine axial versetzte Krafteinleitung an Kolbenstange und Ringnutgrund ermöglicht.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung. Ebenso können die vorstehend 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.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Abstreiferanordnung;
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2 einen Querschnitt des Abstreifrings der 1;
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3 schematisch den Anpressdruck-Verlauf des Abstreifrings der 2 in axialer Richtung;
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4 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Abstreiferanordnung;
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5 einen Querschnitt des Abstreifrings der 4; und
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6 schematisch den Anpressdruck-Verlauf des Abstreifrings der 5 in axialer Richtung.
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Die in 1 dargestellte Abstreiferanordnung dient an ihrer 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 Maschinenteil 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.
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In das Maschinenteil 3 ist eine zur axialen Bewegungsrichtung rechtwinklige, kreisförmige Ringnut 4 eingestochen, in die ein Abstreifring 5 eingelegt ist. Der Abstreifring 5 besteht aus gummielastischem Material und weist an seiner dem zweiten Maschinenteil 2 zugewandten Lauffläche eine Abstreiflippe 9 auf (2), welche auf einem axialen Flächenabschnitt 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.
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Der durch die Abstreiflippe 9 definierte Innendurchmesser der Abstreiflippe 9 ist kleiner als der Aussendurchmesser des Maschinenteils 2 und derart gewählt, dass sich bei eingebautem Abstreifring 5 der in 3 gezeigte Verlauf des Anpressdruckes p der Abstreiflippe 9 an das zweite Maschinenteil 2 in axialer Richtung ergibt. Der Anpressdruck p steigt zu beiden Seiten der Abstreiflippe 9 steil an und ist symmetrisch bezüglich ihrer axialen Mittelebene.
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Bei der in 4 gezeigten Abstreiferanordnung 11 liegt der Abstreifring 15 noch mit einer radial nach innen versetzten Ringfläche 17a (5) an einem axialen Ringvorsprung 4b einer Nutwand 4a der Ringnut 4 an. Durch diesen Ringabschnitt 17a ist die Abstreiflippe 19 gegenüber der Ringnut 4 weiter versetzt als bei der Abstreiferanordnung nach 1.
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Der in 6 gezeigte Verlauf des Anpressdruckes p der Abstreiflippe 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 Abstreifrings 15 ist um das Mass d grösser als der Innendurchmesser 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 ansteigenden Flanken und etwas grösser als der Anpressdruck der ersten Abstreiferanordnung.
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Über den ringförmigen Abstreifsteg 8, 18 ist insbesondere der schräge Ringabschnitt 7, 17 gegenüber dem zweiten Maschinenteil 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 Hochdruckmedium, so dass ein Abheben der Abstreiflippe 9, 19 länger verhindert werden kann.
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Aufgrund dieses Verlaufes des Anpressdruckes p mit beidseitigem 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 zurückzuhalten und einer geringfügigen Druckbelastung widerstehen zu können.
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Bei einer Abstreiferanordnung 1 ist in eine Ringnut 4 eines ersten (3) von zwei rechtwinklig zur Ringnut 4 axial gegeneinander beweglichen Maschinenteilen 2, 3 ein Abstreifring 5 aus gummielastischem Material eingelegt, der mit einer Abstreiflippe 9 am zweiten Maschinenteil 2 anliegt. Zum Optimieren der Eigenschaften des Abstreifrings liegt die Abstreiflippe 9 mit einem axialen Flächenabschnitt am zweiten Maschinenteil 3 an und ist bei eingebautem Abstreifring 5 der Anpressdruck der Abstreiflippe 9 an das zweite Maschinenteil 2 in axialer Richtung über die Abstreiflippe 9 im Bereich ihrer axialen Mitte maximal. Dadurch können die beiden Wirkprinzipien von Einzel-Abstreifern und Doppel-Abstreifern in einer einzigen Abstreiferanordnung vereint werden.
