DE2519857A1

DE2519857A1 - Vorrichtung zur hydrostatischen abdichtung

Info

Publication number: DE2519857A1
Application number: DE19752519857
Authority: DE
Inventors: Jean-Louis Jacottet
Original assignee: JACOTTET PAUL SA
Current assignee: JACOTTET PAUL SA
Priority date: 1974-05-03
Filing date: 1975-05-03
Publication date: 1975-11-20
Also published as: GB1503753A; FR2279994B1; DE2519857C2; FR2279994A1

Description

DlP!_.-l.\'o. DR. IUR. DIPI INS.

VOLKHR BUSSE= DIETRICH BUSSiH

45 OSNABRÜCK _j 2, Mai 1975

MOSERSTRASSE ÖO/24 * * _R .

STS. PAUL JACQTTET Ste Anonyme

7-7bia, Rue Jean Mermoz,. 78003 Versailles, Frankreich

Vorrichtung zur hydrostatischen Abdichtung

Die Erfindung bezieht sich auf die hydrostatische Abdichtung von zwei Berührungsflächen, wobei dieser Ausdruck für den Fall gilt, in dem zumindest eine der beiden Flächen dem äußeren Druck eines Schmiermittels ausgesetzt ist, das einen Schmiermittelfilm zwischen den beiden Flächen erzeugt.

Die damit verbundenen Probleme sind bisland nicht vollkommen gelöst worden, da man in Kauf nehmen muß, daß dieser theoretische Film ständig zu einem Leckölaustritt führt, wodurch, da dieses

öl unter starkem oder sogar sehr starkem Druck steht, verhältnismäßig hohe Energieverluste auftreten, die daraus resultieren, daß ständig öl mit hohem Druck zugeführt werden muß.

Diese Art der Abdichtung ist jedoch in all' den Fällen unerläßlich in denen die vorgesehenen Anwendungen hohe Frequenzen bzw. Ge- . schwindigkeiten bedingen. Gegenwärtig werden mit Schwierigkeiten

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etwa .100 Hertz erreicht,- wobei jedoch, wie gesagt, ein beträchtlicher Energieverlust in Kauf genommen wird.

Die Erfindung geht aus von einer bekannten Vorrichtung zur hydro- j statischen Abdichtung mittels eines auf in gegenseitiger Berührung stehende und relativ zueinander bewegte Flächen einwirkenden"! Hochdruckes, bestehend aus zumindest einem Segment, das in eine Anzahl von Elementen unterteilt ist, die sich gegeneinander mit ebenen Flächen abstützen, die bei zylindrischen Berührungsflächen

flächen in axialen Ebenen und bei ebenen Berührungsyin zueinander parallelen Ebenen liegen und jeweils hydrostatisch sowohl in bezug auf die Richtung der Relativbewegung der Berührungsflächen als auch in senkrechter Richtung ausgeglichen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Frequenzen bzw. Geschwindigkeiten von zumindest 300 Hertz zu erreichen, indem hydrostatische Segmente mit sehr geringer innerer Reibung geschaffen xverden; hierbei wird ein Wirkungsgrad von mehr als 99,5 % erreicht Die Erfindung ist daher insbesondere bei Versuchen, z.B. Schwingungs- oder Ermüdungsversuchen, anwendbar. Sie ist ferner sowohl bei Berührung ebener Flächen als auch bei Berührung zylindrischer Flächen verwendbar.

Die genannte Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung die der Berührungsfläche gegenüberliegenden Fläche des Elements von einem Kolben beaufschlagt ist, dessen Berührungsfläche mit der genannten ge-

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^g Fläche des Elements vom Hochdruck durch eine Dichtung abgesperrt ist. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung werden die Abdichtungskräfte beträchtlich erhöht und die Ölverluste bei den Frequenzen der oben angeführten Größenordnung in annehmbaren Grenzen gehalten.

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht sind, ohne daß dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf die Einzelmerkmale der dargestellten Beispiele beabsichtigt ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine abzudichtende, um

ihre Achse umlaufende Welle nach der Linie A-A der Fig. 3;

Fig. 2 einen weiteren Querschnitt durch die Welle nach

der Linie B-B der Fig. 3;

Fig. 3 einen Axialschnitt nach der Linie C-C der Fig. Ij Fig. k einen bereichsweisen Axialschnitt durch einen

hydraulischen Arbeitszylinder, bei dem die Abdichtung der Kolbenstange einerseits in bezug auf den Hochdruck und andererseits in bezug auf den Arbeitsdruck des Zylinders vorzusehen ist.

In der Zeichnung sind die fünf Elemente, deren Gesamtheit ein erfindungsgemäßes Segment bildet, von 1 bis 5 durchnumeriert. Die Abdichtung wird in einem Hochdruckbereich von zwei identischen Elementen bewirkt, von denen das zweite die gleiche Bezeichnung mit dem Index ' erhält.

Wenn man das Element 1 betrachtet - die anderen sind identisch so tritt der äußere Hochdruck, der diehydrostatische Abdichtung

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herbeiführen soll, bei 6 ein und wirkt über den Kanal 7 auf die Oberfläche der Welle zwischen den beiden Segmenten 1 und 1' ein, wobei der Aktionsbereich auf die Welle mit 8 bezeichnet ist. Dieser Bereich wird in der Technik auch als Ausgleiehskammer bzw. Wasserschloß bezeichnet. Die Abdichtung wird mittels eines Kolbens 10 erreicht, auf den ständig ein Ring 12 aus einem Metall mit den Eigenschaften von Federstahl einwirkt, wobei sich diese Federwirkung auf das Segmentelement auswirkt, ob der Vorrichtung Hochdruck zugeführt wird oder nicht. Nach der Erfindung ist der Hochdruck des Öls, das aus dem Bereich 8 austritt und auf die Fläche 13 des Segmentelementes 1 einwirkt, durch die Wirkung des Hochdrucks auszugleichen, der auch auf der gegenüberliegenden Fläche 14 des Segmentelements aufgrund einer Verbindung 15 herrscht, die gestrichelt eingezeichnet ist, da sie nicht in der Zeichnungsebene der Figuren liegt, und Drückgleichheit auf den beiden einander gegenüberliegenden Flächen des Segmentelementes gewährleistet. Insbesondere muß die Wirkung des Hochdrucks auf den Bereich 8 und, multipliziert mit dem Ausgleichskoeffizienten, zwischen den Punkten 16 und 17 der Fläche 13 den Bereich der Fläche I^ ausgleichen, der außerhalb der Dichtung 19 liegt, die den Kolben 10 umgibt und verhindert, daß der Hochdruck auf die Fläche des Kolbens 10 wirkt, die auf das Segmentelement 1 drückt.

Diese Ausgestaltung ermöglicht es, den Abstand zwischen den Punkten 16 und 17 als Funktion der für den Kolben 10 gewählten Auflagefläche zu berechnen, was keinerlei Schwierigkeiten für den Fachmann auf dem Gebiet des hydrostatischen Ausgleichs und

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insb-esondere der Abdichtungseinrichtungen der'hier behandelten Art bereitet.

Um den Ausgleich in Axialrichtung herbeizuführen, muß der Hochdruck des Öls, das aus dem Bereich 8 austritt und den Bereich 20 sowie die Fläche 21 erreicht, multipliziert mit dem Ausgleichskoeffizienten, auf der gegenüberliegenden Fläche des Segmentelements die Wirkung des genannten Hochdrucks auf der Fläche ausgleichen, die außen die Ringdichtung 22 umgibt.

Die Art der Trennung des Hoch- und des Niederdrucks durch Ringdichtungen wie 19 und 22 ist als zusätzliche erfinderische Maßnahme zur Verwirklichung der Erfindung anzusehen« Mit 27 ist eine Ableitung für restliches oder zufälliges Lecköl bezeichnet.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. *J ist die Anwendung der Erfindung nicht an einer sich um ihre Achse drehenden Welle, sondern an einer sich in Richtung ihrer Achse verlagernden Stange z.B. der Kolbenstange eines Arbeitszylinders, veranschaulicht. Zur Vereinfachung sind in Fig. 4 die in den Fig. 1 bis 3 im Einzelnen dargestellten Segmentelemente durch Rechtecke mit eingezeichneten Diagonalen dargestellt. Die den Elementen oder Teilen der Fig. 1 bis 3 entsprechenden Bezugszeichen sind, um 100 erhöht, beibehalten worden.

Der Körper des Zylinders ist schraffiert dargestellt. Die Kolbenstange ist mit 100 bezeichnet. Der Kolben 30 ist nur teilweise

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dargestellt. Der Hochdruck gelangt über den Kanal 107 zum Bereich 108 zwischen den Segmenten 101 und 101'. Restliches Lecköl wird durch den Kanal 127 abgeführt. Das Segment 31 hat die Aufgabe, die Abdichtung zwischen dem Hochdruck und dem Arbeitsdruck des Zylinders herbeizuführen, der über den Kanal 32 eingeleitet v;ird.

Ausgangsseitig ist aus Wirtschaftlichkeitsgründen eine an sich bekannte Dichtung 33 vorgesehen, da es sich nur darum handelt, gegenüber restlichem Lecköl eine Abdichtung herbeizuführen, dessen Druck sehr niedrig ist. Gegebenenfalls könnte die Dichtung 33 fortgelassen und statt dessen eine kleine Saugpumpe (nicht dargestellt) an den Kanal 127 angesetzt werden, um Leckölreste und die sodann aufgrund des Fehlens der Dichtung 33 eingetretene Luft abzusaugen.

Wie ersichtlich ist, sind nach der Erfindung im Hochdruckbereich nu:.¹ hydrostatische Abdichtungen auf den unter Relativbewegung in Berührung stehenden Teilen vorgesehen.

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Claims

Patentansprüche:

1. ) Vorrichtung zur hydrostatischen Abdichtung iaittels eines auf in gegenseitiger Berührung stehende und relativ zueinander bewegte Flächen einvjirkenden Hochdruckes, bestehend aus zumindest einem Segment, das in eine Anzahl von Elementen unterteilt ist, die sich gegeneinander mit ebenen Flächen abstützen, die bei zylindrischen Berührungsflächen in axialen Ebenen und bei ebenen Berührungsflächen in zueinander parallelel Ebenen liegen und jeweils hydrostatisch sowohl in bezug auf die Richtung der Relativbewegung der Berührungsflächen als auch in senkrechter Richtung ausgeglichen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung die der Berührungsfläche gegenüberliegende Fläche des Elements von einem Kolben beaufschlag ist, dessen Berührungsfläche mit der genannten gegenüberliegenden Fläche des Elements vom Hochdruck durch eine Dichtung abgesperrt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben für eine Druckanlage des Segmentelementes gegen die Berührungsfläche bei Fehlen eines Hochdrucks mechanisch mit Druck beaufschlagt ist.

3« Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Richtung eine der mit Hochdruck beaufschlagten seitlichen Flächen des Segmentelementes von dem auf die gegenüberliegende Fläche einwirkenden Druck mit Ausnahme eines

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mittleren Bereichs der Fläche ausgeglichen ist, die in bezug auf den Hochdruck durch eine den mittleren Bereich umgebende Dichtung abgedichtet ist.

²I. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß eine Ableitung für Leckreste in das Innere des mittleren Bereichs einmündet.

5· Vorrichtung nach Anspruch ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckreste in radialer Richtung abführbar sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5> gekennzeichnet durch zumindest ein Paar von zwei identischen Segmenten, deren entsprechende Elemente einem gleichen Wirkungsbereich zugeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Berührungsflächen der beiden Elemente
des Paares eine Ableitung für Leckreste vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7j gekennzeichnet durch eine Zufuhr von Hochdrucköl durch und in den Wirkungsbereich.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, für eine Abdichtung einer Kolbenstange.eines Arbeitszylinders, gekennzeichnet durch ein Segment zur Abdichtung des

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Hochdrucks in jeder Bewegungsrichtung.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein zusätzliches .Segment zur Abdichtung in bezug auf den Arbeitsdruck des Zylinders.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch ein ergänzendes Segment zur Abdichtung des Ausgangs der Kolbenstange aus dem Zylinderkörper.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine übliche Dichtung in Verbindung mit einer Saugpumpe für Leckreste zur Abdichtung des Austritts der Kolbenstange aus dem Zylinderkörper.

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