DE2423934A1 - Kolbendichtung fuer sehr hohe gasdruecke - Google Patents

Description

• Kolbendichtung für sehr hohe Gasdrücke In Luftfedorungszylindern, wie sie für die Abfederung der Kupplungseinrichtungen von Schienenfahrzeugen benötigt werden, können zumindest zeitweise sehr hohe Gasdrücke auftreten, die nicht selten Werte von mehreren hundert Atü erreichen kommen. Die Frage der Dichtung des Kolbens gegenüber dem Zylinder ist hierbei von erheblicher Bedeutung, zumal. auch die leichte Beweglichkeit des Kolbens im Zylinder nicht beeinträchtigt werden soll.
• Normale Ur.t konventionelle Dichtungsringe aus Gummi oder dergleichen haben keine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber derartig hohen Drücken, so daß sie schnell undicht und zerstört werden. Die Verwendung von Kolbenringen, wie sie bei Verbrennungskraftmaschinen üblich sind, führt auch zu keiner brauchbaren Lösung, weil der Kolben nicht dauernd in Bewegung ist und zum Abdichten eine Zeitverzögerung benötigt, die die Federungswirkung stark beeinträchtigen würde. Außerdem ist die frage der Schmierung problematisch.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbendichtung für sehr hohe Gasdrücke mit einem in einem Zylinder längsverschiebbaren Kolben und hat insbesondere Bedeutung für die Abfederung der Kupplungseinrichtungen von Schienenfahrzeugen. Um die erforderliche Abdichtung des leichtbeweglichen Kolbens zu erhalten, ist erfindungsgemäß der durch Druckgas betriebene Kolben entlang seines Umfanges mit zwei umlaufenden Nuten versehen, von denen die dem Raum mit niedrigem Druck, z.B. der Atmosphäre zugewandte Nut einen Dichtungsring aus elastischem Material, z.B. Gummi, mit einer sich annähernd radial zum Zylinder erstreckenden Dichtlippe enthält und die zweite Nut, die dem Raum mit hohem Druck zugewandt ist, einen Dichtungsring aus federndem Metall aufweist.
• Hiermit ist also die Dichtwirkung auf zwei verschieden aufgebaute Ringe verteilt Der Metallring dichtet unter seiner Eigenspannung nur annähernd, also etwas durchlässig gegenüber dem Zylinder. Hieraus ergibt sich, daß bei Beaufschlagen des Kolbens mit einem hohen Gasdruck dieser Druck über den undichten Metallring rasch zum elastischen Dichtring gelangt und dessen Dichtlippe gegebenenfalls von der Zylinderwandung etwas in Richtung zum Raum niedrigen Druckes abklappt und somit undicht macht. Infolge der über die Undichtigkeiten beider Dichtringe 6 und 7 gedrosselt einsetzenden Gasströmung vom Raum hohen zum Raum niedrigen Druckes ergibt sich im Ringraum zwischen den beiden Dichtungen ein mittlerer Druck, am Metallring entsteht daher eine stetige Druckdifferenz, die ihn über seine Nut wie einen Kolbenring belastet und zu einer dichten, druckgasunterstützten, radialgerichteten Anpressung des Metallringes an die Zylinderwandung führt Der elastische Dichtring wird dabei entlastet und demgemäß unter Eigenspannung auch wieder dicht. Damit ergibt sich eine nunmehr völlig dichte Kolben-Zylinder-Dichtung Eine weitere Dichtlippe 11 erstreckt sich annähernd axial in Richtung zum Raum niedrigen Druckes P o und liegt an der diesem Raum zugewandten Seitenwand 12 der Nut 4 an.
• Der Dichtungsring 7 in der zweiten Nut 5 bestcht aus Metall, welches federt und mit einer Vorspannung in die Nut 5 eingelegt ist, so daß am Boden der Nut 5, ebenso wie unter dem Dichtring 6, ein ringförmiger Hohlraum entsteht. Als Material für diesen Metallring hat sich insbesondere Federstajjl als geeignet erwiesen Zur Verbesserung der Dichtwirkung und zur Verringerung der Reibung sowie der Abnutzung hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Berührungsfläche des Dichtung ringes 7 -mit der Zylinderwand 1 mi.t einer Auflage aus Kunststoff 8 zu belegen.
• Die Wirkung der Anordnung ist folgende: Besteht zwischen den Druck P0 und dem Druck P2 ein geringer Unterschied, d.h.
• ist der Gasdruck P2 nicht sehr hoch, so wird der Metalldichtring 7,8 gegerlüber der Zylinderwand 1 überhaupt nicht wirksam. Damit bleibt ein enger Spalt an dieser Stelle offen, wodurch der Druck P2 in den Raum 9 zwischen den Dichtungen 6 und 7 gelangt. Dieser Druck wirkt auf den normalen elastischen Dichtring 6 ein. Hierbei gelangt etwas Druckluft in den Ringraum zwischen der radial inneren Fläche des Dichtungsringes 6 und den Nut 4, wodurch der Dichtungsring 6 nach außen fest gegen die Zylinderwand 1 gepreßt wird und in üblicher Weise völlig dichtet.
• Wird der Druck P2 sehr groß, also größer, als es der Belastungsfäbigkeit des Dichtringes 6 entspricht, so hat der Dichtungsring 6 die Tendenz, um die Stelle B umzuknicken und mit der Dichtlippe 10 von der Zylinderwand 1 abzuklappen, also undicht zu werden.
• Infolge der über die Undichtigkeiten beider dichtungen 6 und 7 gedrosselt einsetzenden Gasströmung vom Raum hohen (P2) zum Raum niedrigen Druckes Po ergibt sich im Ringraum 9 zwischen den beiden Dichtungen 6 und 7 ein mit-tlerer Druck P 1, am Metallring 7 entsteht daher eine stetige Druckdifferenz, die ihn fest und daher dicht an die dem Raum hohen Druckes 22 abgewandte Seitenfläche der Nut 5 drückt und ihn über seine Nut 5 wie einen Kolbenring belastet und zu einer dichten, druckgasunterstützten, radialgerichteten Anpressung des Metallringes 7 an die Zylinderwandung 1 führt.
• Der elastische Dichtring 6 wird dabei entlastet und demgemäß unter Eigenspannung, Wiederanlegen der Dichtlippe 10, auch wieder dicht. Damit ergibt sich eine nunmehr völlig dichte Kolben-Zylinder-Dichtung.
• Bei Beaufschlagen des Kolbens mit einem niedrigen Gasdruck dichtet allein der elastische Dichtring in üblicher Weise völlig ab; der Metallring bleibt hierbei ständig etwas undicht.
• Zusammenfassend wird festgestellt, daß bei kleinen Drücken im Zylinder 1 der Dichtungsring 6 aus elastischem Material allein als Dichtung wirkt. Wird der Druck P2 sehr groß, so übernimmt die Dichtung in der Nut 5 mit Hilfe des Metallringes 7 die Haupt@ichtung und drosselt, bevor sie völlig dichtet, durch eine Düsenwirkung die Gaszufuhr zu dem ringförmigen Spalt 9 zwischen den Nuten 4 und 5 soweit ab, bis hier der für die Dichtung G zulässige Druck P1 herrscht, sodaß der Dichtungsring 6 die restliche Dichtwirkung durchführt.
• Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Dichtung auch als Stopfbuchsendichtung in radialer Umkehrung mit Nuten im Zylinder und in diese eingelegten, radial nach innen gegen Gleitflächen des Kolbens oder einer Stange dichtenden Dichtringen ausgebildet werden.

Claims (5)

1. Änsrrüche

   Kolbendichtung für sehr hohe Gasdrücke, mit einem in einem Zylinder längsverschiebbaren Kolben, insbesondere Luftfederungszylinder für die Abfederung der Kupplungseinrichtungen von Schienenfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben(2) an seinem Umfang zwei umlaufende Nuten (4,5) aufweist,von denen die dem Raum mit niedrigem Druck (Po), z.B. der Atmosphäre zugewandte Nut (4) einen Diehtungsring (6) aus elastischem Material mit einer sich annähernd radial zum Zylinder (1) erstreckenden Dichtlippe (10) enthält und die zweite Nut (5) die dem Raum mit hohem Druck (P2) zugewandt ist, einen Dichtungsring (7) aus federndem Metall aufweist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Dichtungsring (6) in der ersten Nut (4) aus Gummi besteht.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Dichtungsring (7) in der zweiten Nut (5) aus Federstahl besteht.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der in der zweiten Nut befindliche Dichtungsring (7) mit einer Gleitschicht (8) aus Kunststoff versehen ist.
5. 5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 - 4 dadurch gekennzeichnet daß die Dichtungsringe (6,7) auf ihren inneren Seiten welche den Böden der Nuten (4,5) zugekehrt sind, einen ringförmigen Hohlraum aufweisen und daß zumindest der Dichtungsring (6) aus elastischem Material eine axial in Richtung zum Raum niedrigen Druckes (Po) vorspringende umlaufende und mit der ihm zugewendten Seitenwand (12) der Nut 4 zusammonwirkonde Dichtlippe (11) aufweist.

   L e e r s e i t e