DE2113392A1 - Ringfoermige Lager- und Dichteinheit,insbesondere fuer doppeltwirkende Kolben - Google Patents

Description

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing. G. Dannenberg DR.V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEI N HOLD · DR.D.GUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN

GR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

17. März 1971 File 3454

Da/Stt

HALLITE HOLDINGS LIMITED Oldfield Works, Hampton, Middlesex, England

Ringförmige Lager- und Dichteinheit, insbesondere für doppelt wirkende Kolben

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einheit, die zum Dichten und Lagern eines Kolbens geeignet ist.

Es sind bereits Versuche gemacht worden, die Funktionen des Dichtens und Lagerns von Kolbenringen in doppelt wirkenden Kolbenzylindern dadurch zu kombinieren, daß beispielsweise Zusammenstellungen vorgesehen wurden, in denen verschiedene Kombinationen von elastischen Dichtringen und nicht elastiscbai Lagerringen ausprobiert wurden. Andere Versuche gingen in der Richtung, einen Kolbendichtring aus verschleißfestem Material herzustellen. Bei beiden Versuchsarten ergaben sich Schwierigkeiten hinsichtlich einer einfachen Montage und insbesondere eines einfachen Auswechselns der Ringe auf dem Kolben, ohne den Kolben aus zwei Teilen herzustellen.

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ist schon eine Einheit aus zwei Lagerringen mit rechteckigem Querschnitt und einem dazwischenliegenden lUohtring von rechteckigem oder kreisförmigem Querschnitt. w>rßeschlagen worden. Dabei muß jedoch der Querschnitt des VUchtringes in radialer Richtung für eine ausreichende Festigkeit ziemlich tief sein, so daß der Ring nicht über einen öinstückigen Kolbenkopf gezogen werden kann, um in die Arbeitsstellung gebracht zu werden, sondern nur an einem zweiteiligen Kolben angebracht werden kann. Auch erhält der Dichtring von den Lagerringen keine Abstützung gegen radiales Herausquetschen oder gegen örtliches axiales Abwälzen an der Arbeitsfläche.

Andererseits ist es schwierig, einen Dichtring derart verschleißfest zu machen, daß er eine echte Lagerfunktion ausüben kann, und jedenfalls stellt er dann einen kostspieligen Artikel dar. Aber selbstvenn ein solcher Ring hergestellt wird, muß er gegebenenfalls ersetzt bzw. ausgewechselt werden, und dies setzt voraus, daß er entweder als Spaltring ausgebildet oder aber in einem zweiteiligen Gehäuse bzw. Kolben aufgenommen wird.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Anordnung aus Dichtring und Lagerring, bei der, wenigstens in einigen AusrUhrungsformen, der Dichtring aus unverstärktem Material hergestellt werden kann, so daß dieser Ring sich dehnen läßt und über einen einstückigen Kolben in seine Aufnahmenut gezogen werden kann, und wobei der Lagerring die erwünschten tfi/ionschaften aufweist, daß er einem Wälzen oder Herausrutschen eines Dichtringes entgegenwirkt und außerdem als • 'pftltving ausgebildet werden kann, so daß die Ringe über 'Ji non einstückigen Kolben gezogen und darauf angebracht werkönnen.

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Eine zusammengebaute Einheit nach der Erfindung weist drei axial nebeneinander liegende Ringe auf, die in dieser Lage miteinander verbunden bzw. verklebt sein können und wobei der mittlere Ring ein elastischer Dichtring ist, während die beiden äußeren Ringe harte Lagerringe sind, wobei der Dichtring wenigstens einen einer Peripherie benachbarten Teil aufweist, der axial zwischen den beiden anderen Ringen zur Anlage gegen diese liegt und dieser Teil zur Peripherie hin verjüngt ist, und wobei-die angrenzenden Lagerringe überhängende Seiten zur Anlage gegen diese verjüngten Teile des Dichtringes haben, während die Oberfläche dieser Peripherie des Dichtringes eine Arbeitsfläche bzw. wirksame Dichtfläche zwischen den und im wesentlichen in Ausrichtung auf die angrenzenden peripheren Oberflächen der beiden Lagerringe' bildet.

Der Dichtring kann schwach bzw. weich und von flachem Querschnitt sein, weil er durch die harten Lagerringe gegen Verschleiß und Herauspressen geschützt ist, und er widersteht einer Wälzbewegung teilweise dank dieser Abstützung bzw. dieses.Schutzes und teilweise aufgrund seiner verhältnismäßig breiten axialen Basis an seiner der Arbeitsoberfläche gegenüberliegenden Peripherie.

Weiter wirkt die durch den Dichtring ausgeübte elastische Abstützung unter den überhängenden Seiten oder Kanten sich dahin aus, daß die Lagerringe fest in ihrer Stellung gehalten und in ihren richtigen Arbeitskontakt gedrückt werden .

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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigen:

Fig.. 1-4 schematisch Schnitte über jeweils

einen Radius von vier verschiedenen Ausführungsformen einer Ringeinheit nach der Erfindung und

Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Ausführungsform nach Fig.!.

Bei jeder der Ausführungsformen nach Fig. 1-4 ist in einem-Zylinder 1 ein einstückiger Kolben 2 vorgesehen, der innerhalb·des Zylinders bewegbar ist und diesem gegenüber durch eine Einheit nach der Erfindung abgedichtet ist. Außerdem ist bei jeder der vier Ausführungsformen eine Lager- und Dichteinheit nach der Erfindung in einer verhältnismäßig tiefen Nut des Kolbens 2 untergebracht.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 5 hat ein Dichtring 3 eine Basis von rechteckigem Querschnitt, der in axialer Richtung länglich ist, so .daß er fest gegen die axialen Endwände einer Umfangsnüt 4 im Kolben 2 anliegt, in die der Ring 3 hineinpaßt. Ein ringförmiger Rücken oder Wulst 5 von dreieckigem Querschnitt erstreckt sich von der rechteckigen Basis nach außen und hat einen maximalen Radius, um dicht gegen die Wand des Zylinders 1 anzuliegen. Lagerringe 6 sind als im wesentlichen glatte zylindrische Ringe von geringer radialer Breite ausgebildet und passen in flache Umfangsnuten 7 des Zylinders 2, die von den Kanten der Nut 4 ausgehen. Jeder Lagerring 6 hat eine

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glatte zylindrische Außen- und Innenfläche, weiter eine senkrecht zu diesen liegende Stirnseite und eine zur Anlage an dem dreieckigen Wulst 5 bestimmte Stirnseite, die zu einem Kegelstumpf abgeschrägt ist. Die aus diesen drei Ringen gebildete Einheit ist zu ihrer Mittelebene symmetrisch (d.h. zu einer Ebene senkrecht zu ihrer Achse in der Mitte ihrer axialen Länge). Die Ringe 6 können gespalten sein oder, falls ihre inneren Radien den Außenradien des Kolbens genügend nahekommen, brauchen sie nicht gespalten zu sein, sondern könnten dann unter Kraftanwendung über den Kolben geschoben werden. Die Dimensionierung all dieser Teile ist eine solche, daß die Zusammenwirkung zwischen dem Wulst 5

des Dichtringes 3 und den Kegelstumpfflächen 8 der Ringe 6 bewirkt, daß die Ringe 6 sowohl durch diese Zusammenwirkung als auch durch den Kolben 2 getragen werden und seitlichen Belastungen des Kolbens standhalten, während der Dichtring seine Dichtwirkung sowohl an der Basis seiner Nut als auch dort ausübt, wo seine Arbeitsfläche gegen die Wand des Zylinders 1 anliegt; einem Herausquetschen des Dichtringes wird jedoch durch die Abstützung, welche er durch die Kegelstumpfflächen 8 der Lagerringe 6 erhält, entgegengewirkt. Der Dichtring 3 ist unverstärkt, so daß er sich dehnen läßt und dadurch in seine Lage auf dem einstückigen Kolben 2 gebracht werden kann, daß er auf der einen Seite in die Nut eingesetzt und dann gedehnt und über den Kopf des Kolbens gezogen wird, bis er an der gegenüberliegenden Seite in die Nut einschnappt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 weist der Dichtring 9 geringere axiale Länge auf als die ihn aufnehmende Nut 4, und die Lagerringe 10 haben außer Kegelstumpfflächen 8 Flanschansätze 11, welche axial gegen die axialen Enden der Basis des Dichtringes 9 anliegen und zwischen diese und die axialen Enden der Nut 4 eingesetzt sind.

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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Form des Dichtringes 3¹ im wesentlichen die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, aber hier sind die Lagerringe 12 axial vollständig von der Nut 4 aufgenommen und nach außen gegen die Wand des Zylinders 1 nur durch den Dichtring 3¹ abgestützt.

Fig. 4 zeigt einen Dichtring 13 von dreieckigem Querschnitt, der sich mit der Hypotenuse dieses Dreiecks über die ganze axiale Länge der Nut 4 erstreckt. Lagerringe 14 haben Kegelstumpfflächen 15» die sich im wesentlichen über die ganze Länge der entsprechenden kegelstumpfförmigen Flächen des Dichtrings 13 erstrecken, während ein vorspringender Flansch der Ringe 14 in einer Nut analog der Nut 7 des ersten Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 aufgenommen wird.

Es ist offensichtlich, daß die Erfindung auch bei Ringkonstruktionen verwendet werden kann, die in einer Zylinderwand aufgenommen werden und die in Arbeitsberührung mit einem Kolben stehen.

Auch können die drei Ringe, insbesondere wenn die Lagerringe aus durch Gewebe oder dergleichen verstärktem Gummi bestehen, zusammengeklebt werden, um eine Dicht- und Lagereinheit als einheitliches Ganzes zu bilden.

Bevorzugte Werkstoffe für den Dichtring sind Elastomere, wie beispielsweise Nitrilkautsch.uk, Polyurethan, Neopren, Fluorkohlenstoff oder Äthylen Propylen und für die Lagerringe Stahl, Gußeisen, Messing, Nylonacetat-Kunstharz, gewebeverstärkter Gummi oder Phenolharz.

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Claims (8)

17. März 1971 ** . . File 3454 Da/Stt Patentansprüche :

1. Ringförmige Lager- und Dichteinheit mit harten Lagerringen und einem elastomeren Dichtring, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerringe (6, 10, 12, 14) je eine überhängende, abgeschrägte Kante in Anlage an Oberflächen eines sich verjüngenden Wulstes (5) des Dichtringes (3, 3^T» 9, 13) aufweist, dessen äußerste Peripherie die wirksame Dichtfläche ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (3» 3'» 9> 13) ohne Spalt ausgebildet und zum Einsetzen in einen einstückigen Kolben (2) dehnbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die harten Lagerringe (6) ohne Spalt ausgebildete, flache, zylindrische Hülsen sind, die unter Kraftanwendung in eine Aussparung (7) eines einstückigen. Kolbens (2) von geeignetem Radius einsetzbar sind.

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4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst des Dichtringes (3, 3', 9) im wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist, und daß der Ring eine im Querschnitt rechteckige Basis hat, wobei die Lagerringe (6, 10, 12) außerhalb dieser Basis angeordnet sind.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in axialer Richtung am weitesten außen liegenden Enden der Basis des Dichtringes (3^f) und der Lagerringe (12) jeweils in den gleichen Ebenen liegen und daß die Ringe in der gleichen Nut des Kolbens (2) aufgenommen sind.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerringe (6) sich axial über die axialen Enden des Dichtringes (3) hinaus erstrecken und in einer Nut (7) aufnehmbar sind, die flacher als die den Dichtring (3) aufnehmende Nut (4) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerringe (10) mit Flanschen (11) ausgebildet sind, welche gegen die axialen Enden der Basis des Dichtringes (9) anliegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicht- und Lagerringe miteinander verbunden bzw. verklebt sind.

Patentanwaltψ J 109843/1124

Vr.