DE2420334C3 - Dichtung ffir eine Hochdruckpresse - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Dichtung für eine Hochdruckpresse der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Beim hydrostatischen Strangpressen werden sehr hohe Drücke angewendet. Normalerweise liegt der Arbeitsdruck zwischen 10 und 20 kbar. Bei den zur Massenproduktion verwendeten Pressen soll der an der inneren Wand des Hochdruckzylinders anliegende bewegliche Kolben bzw. die an dieser Wand anliegende Matrize, die leicht herausnehmbar und einsetzbar sein muß, mit einer zuverlässigen Dichtung von langer Lebensdauer versehen sein. Der innere Durchmesser des Hochdruckzylinders ist bei den höchsten Arbeitsdrücken 0,5—1% größer als bei Atmosphärendruck. In der DE-OS 22 07 650 wird eine Dichtung für eine Presse zum hydrostatischen Strangpressen beschrieben, die ein gutes Resultat ergibt, jedoch empfindlich gegen Oberflächenschäden an der Innenfläche der Ausfütterung des Zylinders, des sogenannten »Liners«, ist Diese Oberflächenschäden entstehen bei zufälliger Leckage des Druckmittels zwischen dem Dichtungsring und dem Liner. Wegen des hohen Druckes ist die Geschwindigkeit des Druckmittels bei einer Leckage sehr hoch, wodurch am Liner kräftige Erosionsschäden auftreten, die teilweise die Dichtung erschweren und teilweise die Ursache für einen Bruch bilden können, wodurch die Lebensdauer des Liners verkürzt wird. Ein Austausch des Liners ist sehr kostspielig. Demgegenüber stellt der Austausch eines beschädigten Dichtungsringes nur einen geringen kostenmäßigen Aufwand dar. Wahrscheinlich liegen die bisher benutzten Dichtungsringe rrcht immer mit ihrer ganzen äußeren Fläche an den Liner an. Es ist anzunehmen, daß eine Leckage dadurch entsteht daß manchmal Druckmittel am inneren Teil des Dichtungsringes zwischen den Liner uiid den Dichtungsring dringt und daß ein Anliegen zwischen Dichtungsring und Liner nur am äußersten Teil des Dichtungsringes vorhanden ist Bei einer Leckage bekommt man dann einen großen Druckabfall auf einer kurzen Strecke, eine hohe Strömungsgeschwindigkeit und folglich schwere Erosionsschäden, auch wenn die Flüssigkeitsmenge, die herausleckt unbedeutend ist

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Dichtung für eine Hochdruckpresse der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die eben genannte Beschädigungsgefahr für den Liner im wesentlichen beseitigt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Dichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt

Gemäß der Erfindung bekommt der Dichtungsring also eine glatte Anlagefläche an einem ringförmigen Abschnitt der an dem am weitesten '"JReingeshobenen Teil des Ringes liegt. Die Aufgabe der Dränierungskanäle besteht darin, sicherzustellen, dab der Druck an der Außenseite des Dichtungsringes niedriger ist als der Flüssigkeitsdruck an der Innenseite des Dichtungsringes. Hierdurch erreicht man, daß der innere Teil des Dichtungsringes bei allen Drücken immer einen guten Kontakt mit der inneren Oberfläche des Liners hat. Du'ch die Erfindung erhält man somit eine wohldefinierte Dichtungszone. Bei einer eventuellen Leckage bekommt man einen langen Strömungsweg. Bei geeigneter Dimensionierung der Dränierung kann man längs der Dränierungszone einen hohen Druckabfall erreichen, so daß ernsthafte Erosionsschäden in der Dichtungszone vermieden werden können. Ein anderer Vorteil, den man durch die Erfindung erhält ist der, daß Dichtungsringe mit großer axialer Länge besser als bisher wirken. Es ist somit möglich, Länge und Dicke des Dichtungsringes frei zu wählen. Bei einem Erosionsschaden an der Dichtungszone des Liners kann man einen längeren Dichtungsring wählen und die Dich tungszone nach innen auf einen unbeschädigten Abschnitt verlegen, um hierdurch einen Lineraustausch zeitlich aufzuschieben. Die Dränierung hat es auch ermöglicht, Dichtungsringe mit großer Dicke an der innersten Partie zu verwenden, wodurch es möglich geworden ist, den Ringen eine solche Form zu geben, daß sie bedeutende axiale Kräfte aufnehmen können. Dies ist bei Rohrpressen ein großer Vorteil.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Alisführungsbeispiele beschränken sich auf die Darstellung der Dichtung zwischen der Hochdruckzylinderwand und dem axial beweglichen Kolben. Es zeigt

F i g. I einen Schnitt durch das eine Ende einer Hochdruckkarnmer mit einem in einen Hochdruckzylinder hineinschiebbaren Kolben zur Erzeugung eines zum Strangpressen erforderlichen Druckes in einem Druckmittel,

F i g. 2 in größerem Maßstab die in F i g. 1 durch den Kreisbogen A-A angegebene Partie,

F i g. 3 eine Seitenansicht des Dichtungsringes gemäß Fig.2,

Fig.4 einen radialen Schnitt längs der Linie B-B durch den Dichtungsring gemäß F i g. 2 und 3,

F i g. 6—8 andere Ausführungsformen der Erfindung.

In F ig. 1 bezeichnet 1 einen beweglichen Kolben, der in teilweise eingeschobener Stellung in die Druckkammer 2 gezeigt ist, welche von einem Hochdruckzylinder 3 umgeben ist. Dieser Hochdruckzylinder enthält eine Rohrwand 4, die in an sich bekannter Weise aos einem Rohr und um dieses unter Vorspannung gewickelte Bänder aufgebaut sein kann, sowie einen austauschbaren Liner 5. Der Zylinder ist mit Stirnteilen 6 versehen, die Dichtungshalter bilden. Zwischen dem Liner S und dem Kolben 1 liegt eine Dichtung 7. Innerhalb des Liners 5 befindet sich eine Hülse 8, die teils einen Schutz für den Liner und teils ein Distanzelement bildet, das verhindert, daß die Dichtung 7 in den Hochdruckzylinder hineingeschoben wird. In der Ausführung gemäß Fig. 1—4 besteht die Dichtung aus einem ersten Dichtungsring 9 mit verhältnismäßig großer axialer Ausdehnung und im wesentlichen rechteckigem Querschnitt sowie einem zweiten Dichtungsring 10 mit im wesentlichen dreieckigem Querschnitt von hauptsächlich derselben Form und Größe wie eine Aussparung an der einen Ecke des ersten Dichtungsringes Die schräge Fläche 11 der Aussparung und die schräge Fläche 12 des Ringes 10 sind gegeneinander gerichtet und haben im wesentlichen den gleichen Neigungswinkel. Bei niedrigem Druck im Zylinder können sie aneinander anliegen. Die äußere zylindrische Fläche 13 des ersten Ringes dichtet am Liner 5 und die äußere Endfläche 14 des ersten Ringes am Dichtungshalter 6 ab. Der dem Dichtungshalter zugewandte Teil der Fläche 13 ist mit axialen Dränierungskanälen 15 versehen, die eine Dichtung am inneren Teil des Ringes 9 sichern, dei zur Verbesserung der Dichtungseigenschaften mit einer ringförmigen Schicht 16 aus einem Metall belegt sein kann, das weicher als das Material des Ringes selbst ist. Ein Stahlring kann sehr gut mit Kupfer belegt sein. Die dem Hochdruckraum zugewandte Endfläche 17 des Ringes ist eben.

Die Dränierungskanäle 15 brauchen nicht ganz axia¹ tu verlaufen, sondern können im Verhältnis zur Axialebene schräg gerichtet sein. Sich kreuzende Kanäle kann man durch Rändeln der Oberfläche 13 erhalten. Eine gerändelte Oberfläche ergibt einen hohen βο und gleichmäßigen Druckabfall und geringe Erosionsschäden am Liner bei eventueller Leckage.

In der Ausführung gemäß Fig. 1—4 wird eine Dichtung nur durch metallische Dichtungsringe erreicht. F i g. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der oben beschriebenen Dichtung. Der Dichtungsring 9 ist mit einer äußeren ringförmigen Nut 20 versehen, in die ein O-Ring 21 aus elastischem Material, wie Gummi, eingelegt ist. Der Ring 9 ist in diesem Fall auch mit einer /weiten geneigten Fläche 24 versehen, die mit der Fläche 11 parallel ist. Hierdurch wird eine ringförmige Nut 22 zwischen den Ringen 9 und 10 gebildet In diese ist ein Dichtungsring 23 eingelegt, der den Spalt zwischen den Flächen 11 und 12 überbrückt und außerdem an dem Kolben 1 anliegt

Der vorbeschriebene Dichtungsring 9 ist in der Lage, bedeutende axiale Kräfte aufzunehmen, ohne beschädigt zu werden. Die Dichtung ist besonders vorteilhaft für Rohrpressen der an der DT-OS 21 25 570 beschriebenen Art, wo eine Einheit die einen Dorn und eine Hülse enthält weiche die auf den Dorn wirkenden Kräfte aufnimmt permanent im Hochdruckzylinder der Presse angeordnet ist Diese Einheit wird beim Einsetzen eines Rohlings und beim Verschließen der Druckkammer axialen Kräften ausgesetzt Die beschriebenen Dichtungsringe können diese Kräfte aufnehmen und können somit zur axialen Fixierung der Einheit im Hochdruckzylinder der Druckkammer verwendet werden.

Die F i g. 6—8 zeigen Ausführungsfoi nv-n, weiche für den Fall geeignet sind, in welchen die Dichtungsringe keine axialen Kräfte nennenswerter Größe von Konstruktionselementen innerhalb des HochdrucKzylinders aufzunehmen brauchen. Fig.6 zeigt eine Dichtung mit bereits bekanntem Querschnitt die gemäß der Erfindung ausgeführt ist Die Dichtung enthält einen ersten Dichtungsring 30 mit einer äußeren zylinderförmigen Fläche 31, die zum Liner 5 hin abdachtet und eine ebene Räche 3Z die am Dichtungshalter 6 abdichtet Die äußere Fläche des Ringes 30 ist im oberen Bereich, also in dem an die Fläche 32 angrenzenden Bereich, mit Dränierungskanälen 33 versehen. Der andere Dichtungsring 34 hat eine innere zylindrische Fläche 35, die gegen die Kolben 1 abdichtet und eine ebene Fläche 36, die gegen den Dichtungshalter 6 abdichtet Der Dichtungsring 30 hat eine Aussparung mit einer auf die Mittellinie des Ringes gerichteten schrägen Flachs 37, die der schrägen Fläche 38 des Ringes 34 zugewendet ist. Ein Dichtungsring 39 aus einem elastischen Material überbrückt den Spalt zwischen den schrägen Flächen 37 und 38 der Ringe 30 und 34 und liegt dichtend an der Wand des Liners 5 und der Wand des Kolbens i an.

Fig.7 zeigt eine alternative Ausführungsform mit einem im wesentlichen dreieckigen Dichtungsring 40 mit großer Breite. Seine dem Hochdruckraum zugewandte Ecke ist sehr spitzwinklig, seine äußere zylindrische Fläche 41 sowie die Dränierungskanäle 42 sind lang. Wie bisher, hat der Ring eine Ebene, d. h. im Sinne der Zeichnung horizontale Dichtungsfläche 43, die an den Dichtungshalter 6 im Hochdruckzylinder anliegt Ferner hat der Ring wie bisher eine Aussparung mit e'wrr schrägen Fläche 44, die der schrägen Fläche 46 des zweiten Dichtungsringes 45 gegenüberliegt Dieser letztere Ring hat wie bisher eine zylindrische Dichtung* fläche 47 und eine ebene Dichtungsfläche 48.

F i g. 8 zeigt eine Ausführung mit einem ersten breiten Dichtungsring 50 von bedeutend geringerer Dicke als die Breite des Spal.es zwischen dem Liner 5 und dem Kolben 1. Der Ring hat im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt mit einer Aussparung mit einer schrägen Fläche 52, die der schrägen Fiäche 54 des zweiten Dichtungsringes 53 gegenüberliegt Wie bei den oben beschriebenen Dichtungen hat die zylindrische Fläche 55 des ersten Dichtungsringes Dränierungskanäle 56, ist jedoch außerdem am inneren Teil des Ringes mit einer ringförmigen Nut 57 für einen nicht gezeigten

Dichtungsring versehen. Der Ring 53 hat, wie die entsprechenden Ringe der oben beschriebenen Dichtungen, eine zylindrische Fläche 58 und eine ebene, d. h. horizontale Fläche 59, die gegen den Kolben I bzw. den Dichtungshalter 6 abdichten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Dichtung für eine Hochdruckpresse zur Abdichtung zwischen der Wand eines Hochdruckzylinders und einer in den Hochdruckzylinder hineinragende Matrize oder einem axial beweglichen Kolben mit zwei Dichtungsringen, von denen der erste Ring aus Metall besteht und eine an die Wand des Hochdruckzylinders anliegende äußere Fläche und eine an einem Dichtungshalter anliegende Endfläche hat und von denen der zweite Ring eine am Kolben oder der Matrize anliegende zylindrische Fläche und eine am Dichtungshalter anliegende Fläche hat, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere, an der Wand des Hochdruckzylinders anliegende Fläche des ersten Ringes mit von der dem Dichtungshalter zugewandten Seite beginnenden Drainierungskanälen (15,33,42,56) versehen ist, die sich nur über einen Teil der axialen Länge der Fläche erstrecken.

2 Hochdrjckpresse nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Ausdehnung der Drainierungskanäle mindestens 50% der axialen Länge des Ringes beträgt

3. Dichtung für eine Hochdruckpresse nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Fläche des Dichtungsringes an ihrem dem Hochdruckraum zugewandten Bereich einen Abschnitt (13) mit glatter Fläche ohne Drainierungskanäle aufweist, dessen Breite mindestens 10% der axialen Länge des Ringes beträgt

4. Dichtung ^für eine Hochdruckpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß in der äußeren Räche des erst ei. Dichtungsringes (9) nahe ihrem dem HochJmckraum zugewandten Bereich eine Ringnut (20) vorges nen ist in der ein elastischer Dichtungsring (21) angeordnet ist

5. Dichtung für eine Hochdruckpresse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Fläche des Dichtungsringes in ihrem dem Hochdruckraum zugewandten Bereich mit einem Material belegt ist, das weicher als das Material des Ringes selbst ist

6. Dichtung für eine Hochdruckpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Material ein weiches Metall ist.