DE2700609B2

DE2700609B2 - Gleitdichtung für eine Stangenführung

Info

Publication number: DE2700609B2
Application number: DE2700609A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Ing.(Grad.) 8901 Koenigsbrunn Ammann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-01-08
Filing date: 1977-01-08
Publication date: 1980-08-14
Also published as: DE2700609A1; DE2700609C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitdichtung für eine Stangenführung mit einer axial im Stangenlager abgestützten Lagerbüchse aus Kunststoff, in der die Stange gleitbar und/oder drehbar gelagert ist, und so einem zwischen dem Stangenlager und der an diesem radial abgestützten Kunststoffbüchse mit Hilfe einer Druckbüchse unter Preßdruck stehenden O-Ring aus elastischem Material, sowie mit einer am Stangenlagcr vorgesehenen, radialen Innenschulter. M

Es ist eine Gleitdichtung dieser Bauart bekannt (DE-AS 16 00 650), bei welcher das Stangenlager mehrteilig ausgebildet Kt. Zum einen besteht es aus einem die Lagerbüchse aus Kunststoff, in diesem Falle Gummi, umfassenden, dünnwandigen, metallischen w> Stützring, der ausschließlich für die Halterung der Lagerbüchse vorgesehen ist, und einem mit ölnuten versehenen, auf der der Druckseite abgewandten Seite angeordneten Lagerring aus Metall, welcher die eigentliche Führung der Stange übernimmt, während *>■> die Lagerbüchse vornehmlich der Abdichtung dient. Für die Funktionen der Abdichtung und der Führung sind somit 7WP1 pinanrlpr ΡΓσϋητρηΗρ Fipmpntp prfnrrlprlirh Der O-Ring aus elastischem Material, welcher von der hier druckseitig angeordneten Druckbüchse zusammengepreßt wird, dient dabei nicht der Unterstützung der Abdichtung zwischen Stange und Lagerbüchse aus Kunststoff, sondern der Abdichtung zwischen dieser Lagerbüchse und dem Stützring, weshalb der O-Ring auch einen erheblich größeren Durchmesser aufweisen muß als die Stange und einerseits am einen entsprechenden Durchmesser aufweisenden Stützring und andererseits im radialäußeren Bereich der Lagerbüchse anliegt Zudem ist ein weiterer O-Ring erforderlich, der zusätzlich für eine Abdichtung zwischen dem Stützring und der Wand sorgen muß, in welcher die Stangenführung angeordnet ist

Diese bekannte Gleitdichtung ist deshalb durch die weitgehende Aufteilung der Funktionen Abdichtung einerseits und Führung andererseits auf unterschiedliche Bauelemente nicht nur besonders aufwendig, sondern es ist auch eine Reinigung dann, wenn eine solche nötig ist, beispielsweise bei einer Abdichtung gegenüber Nahrungsmitteln, wie Milch, Joghurt, oder dergleichen, nur durch umständliche Demontage und entsprechenden Zeitaufwand möglich.

Ferner ist eine Gleitdichtung für eine Stangenführung mit einer axial im Stangenlager abgestützten Lagerbüchse aus Kunststoff, in der die Stange gleitbar und/oder drehbar gelagert ist, und einem zwischen Kunststoffbüchse und Stangenlager angeordneten unter Radialdruck stehenden O-Ring aus elastischem Material bekanntgeworden, bei welcher sowohl der O-Ring als auch die Lagerbüchse in einem im Querschnitt rechteckigen Nut des Stangenlagers angeordnet sind, wobei der O-Ring die auf der Stange sitzende Lagerbüchse aus Kunststoff radial umgibt. Die Lagerbüchse ist an den axialen Wänden der Ringnut abgestutzt, so daß sie sich in axialer Richtung nicht verschieben kann. Da der O-Ring zwischen der radialen Wand der Ringnut bzw. dem Nutengrund und der Lagerbüchse aus Kunststoff eingezwängt ist, somit in erster Linie radial zusammengepreßt wird, erfolgt eine radiale Belastung der Lagerbüchse nach innen, so daß diese unier Flächenpressung auf der Stange aufsitzt.

Bei der abzudichtenden Stange handelt es sich zumeist um die Kolbenstange einer Kolben-Zylinder-Einheit, die in der Lagerbüchse hin-und herbewegt wird. Sie kann jedoch beispielsweise auch eine lediglich drehbare Ventilstange sein. Außerdem sind Kombinationen aus Axial- und Drehbewegung möglich.

Infolge der Kompressibilität des O-Rings kann sich nun jedoch die Lagerbüchse innerhalb der Nut radial verlagern, so daß es zu einem Anstreifen der metallischen Stange am metallischen Stangenlager kommen kann. Um dies zu vermeiden, weist die bekannte Gleitdichtung eine zweite Lagerbüchse aus Kunststoff auf, die druckseitig der ersten Lagerbüchse vorgelagert ist. Diese zweite Lagerbüchse ist in einer entsprechenden Ringnut nicht nur axial, sondern auch radial abgestützt, so daß die Kolbenstange zentrisch geführt ist. Bereits diese zweite Lagerbüchse stellt einen zusätzlichen Aufwand dar. Hinzu kommt bei der bekannten Bauform noch ein drittes Dichtelement in Form einer zur Atmosphäre oder dergl. hin angeordneten, in einer weiteren Ringnut sitzenden Dichtlippe aus ähnlichem Material wie der O-Ring, nämlich einem Gummi oder dergl. Letztere soll lediglich das Eindringen von Verschmutzungen in die eigentliche Dichtung verhindern, sobald die Stange sich wieder zur

Ein Nachteil ist ferner darin zu sehen, daß die bekannte Gleitdichtung zwar gegen hohe Dichte gut abdichtet, bei niedrigen Drücken jedoch, bis etwa 1 Atü, in ihrer Dichtwirkung erheblich nachläUt und somit unzulässige Leckagen auftreten.

Schließlich erfolgt die Abdichtung in erster Linie an der ersten, von dem O-Ring komprimierten Lagerbüchse aus Kunststoff, während die zweite, druckseitig vorgelagerte Lagerbüchse in erster Linie der radialen Führung der Stange dient. Somit kann das unter Druck stehende, abzudichtende Medium die zweite Lagerbüch se überwinden und in den Zwischenraum zwischen den beiden die Lagerbüchsen aufnehmenden Ringnuten eintreten. Ein Entfernen des Mediums aus diesem Zwischenraum bzw. eine Reinigung desselben ist ohne Demontage der Stangenführung nebst Gleitdichtung nicht möglich, was insbesondere dort nachteilig ist wo verderbliche Stoffe das Medium bzw. Druckmittel bilden, beispielsweise flüssige Nahrungsmittel.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Gleitdichtung der eingangs genannten Bauart nicht nur einfacher auszubilden, sondern auch eine verbesserte Abdichtung, insbesondere im Niederdruckbereich, zu erzielen, sowie die Möglichkeit zu gewährleisten, eine einwandfreie Reinigung der Abdichtung ohne Notwendigkeit einer Demontage vorzunehmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der der Druckseite (A) abgelegenen Bundfläche der radialen Innenschulter der O-Ring anliegt und daß am druckseitigen Ende der Lagerbüchse ein sich bis zu ihrem Ende hin nach innen verjüngender, lippenartig auslaufender Umfangsabschnitt vorgesehen ist, an dem der O-Ring ebenfalls anliegt.

Die erfindungsgemäße Gleitdichtung wird aus zwei Teilen gebildet, nämlich der besonders gestalteten Lagerbüchse aus Kunststoff und dem O-Ring. In beiden Fällen wird zweckmäßig an sich bekanntes Material verwendet, nämlich eine Kautschuk-Mischung oder dergl. für den O-Ring und Polytetraflouräthylen (PTFE) für die Lagerbuchse, wobei in diesem Kunststoff kristallines Material und/oder andere formstabilisierende Stützkomponenten eingelagert worden sein können, so daß dieser Kunststoff verbesserte Gleiteigenschaften aufweist und infolge größerer Eigensteifigkeit auch spanabhebend bearbeitbar ist.

Besonders vorteilhaft ist, daß die einwandfreie Führung der Stange im Stangenlager allein durch die Lagerbüchse erfolgt, d. h. nicht, wie beim Stand der Technik hauptsächlich von dem dort vorhandenen, zusätzlichen Lagerring übernommen werden muß. Die eigentliche Abdichtung erfolgt an dem sich verjüngenden, lippenartigen Umfangsabschnitt, wobei der zwischen diesem Umfangsabschnitt und dem Stangenlager angeordnete, unter Radialdruck stehende O-Ring den Umfangsabschnitt an den Umfang der Stange anpreßt. Der O-Ring ist dabei zwischen dem sicii nach innen verjüngenden, lippenartigen Umfangsabschnitt der Lagerbüchse und der Bundfläche der radialen Innenschulter bzw. dieser Bundfläche und der Zylinderfläche des Stangenlagers zusammengedrückt, während die Lippe zwischen dem O-Ring und dem Umfang der Stange eingeklemmt ist. Es hat sich erwiesen, daß sich durch diese Ausgestaltung bereits im Niederdruckbereich eine zuverlässige Abdichtung gegenüber dem auf der Druckseite angeordneten Medium erzielen läßt, sowie eine spielfreie Führung, und zwar durch die

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Darüber hinaus ist der Bereich, in den das Druckmittel vordringen kann, für Reinigungszwecke gut zugänglich. Dies ist insbesondere dort von Bedeutung, wo Lebensmittel, Pharmazeutika oder dergL s das Druckmedium bilden, beispielsweise bei der Förderung derartiger Stoffe durch Dosierpumpen, die eine Kolbenstange oder dergL aufweisen, welche durch die erfindungsgemäße Gleitdichtung abzudichten ist Bei der Dosierung von Milch und Milchprodukten, zum Beispiel Joghurt ist eine zumindest tägliche Reinigung der verwendeten Dosierpumpen erforderlich, was bisher nur unter schwierigen Umständen und recht mangelhaft möglich war. Hier schafft die erfindungsgemäße Gleitdichtung Abhilfe, da dem geförderten Medium lediglich der druckseitige Raum zwischen der Innenschulter des Stangenlagers, dem O-Ring, einem Teil des verjüngten Umfangsabschnitts der Lagerbüchse und dem druckseitigen Teil der Stangenumfangsfläche zugänglich ist Dieser Bereich ist jedoch in gleicher Weise einer Reinigungsflüssigkeit zugänglich, die bei den erforderlichen Reinigungsvorgängen anstelle des zu fördernden Mediums eingespeist wird. Somit läßt sich beispielsweise eine Dosierpumpe für das Dosieren und Abfüllen von Joghurt in joghurtbecher nach Beendigung des Abfüllvorgangs einwandfrei sterilisieren. Dabei muß es sich bei den zur Reinigung verwendeten Medien nicht unbedingt um Flüssigkeiten handeln, jene können vielmehr auch von Dämpfen oder Gasen gebildet werden.

Zweckmäßig ist der Übergang zwischen der Bundfläche und der die Lagerbüchse radial abstützenden Stangenlagerfläche eine umlaufende Ausrundung, um eine besonders gute Abstützung für den O-Ring zu bilden. Vorteilhaft entspricht der Radius dieser Ausrundung etwa dem Radius des Querschnitts des O-Rings.

Zur weiteren Verbesserung der Abdichtung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, an der Innenfläche des lippenartig auslaufenden Umfangsabschnitts einen Innenbund anzuordnen, zumal eine gewisse Abnutzung der an der Stange anliegenden Lippenfläche bzw. auch ein gewisses Fließen des PTFE-Kunststoffs der Lagerbüchse in diesem Bereich möglich sein könnte. Vorteilhaft ist die axiale Höhe des Innenbunds kleiner als die axiale Höhe des Umfangsabschnitts.

Um eine einwandfreie axiale Führung der Stange im Stangenlager bei mäßiger Flächenpressung zu gewährleisten, wird eine axiale Länge der Lagerbüchse bevorzugt, die ein Mehrfaches ihrer Wandstärke beträgt.

Wie oben erläutert, ist die Lagerbuchse axial auf den O-Ring zu verschiebbar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Druckbüchse am der Druckseite abgewandten Ende des Stangenlagers eingesetzt und greift an der Lagerbüchse unmittelbar an, wobei letztere stufenlos auf den O-Ring zu verschiebbar ist. Auf diese Weise läßt sich sehr einfach der auf den O-Ring ausgeübte Radialdruck vergrößern, welcher genau genommen im Hinblick auf den sich verjüngenden, schräg verlaufenden Umfangsabschnitt ein kombinierte ter Radial- und Axialdruck ist. Gleichzeitig wird dadurch die Lippe radial nach innen stärker zusammengedrückt. Wi° man leicht entnimmt, läßt sich hierdurch ein Nachstellen der Gleitdichtung erreichen, was beispielsweise im Hinblick auf einen Verschleiß der Dichtlippe,

Ί5 bzw. des radialen Innenbundes derselben, von Vorteil ist.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugen Ausiuhr^i|n^ae^^is!^crM^fl!^ nähprprläntprt

Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform der Gleitdichtung für eine Stangenführung im Axialschnitt;

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig.l;

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform der in F i g. 1 dargestellten Lagerbüchse;

Fig.4 eine Draufsicht auf die Lagerbuchse nach Fig. 3.

F i g. 1 zeigt im Schnitt eine Gleitdichtung für die Führung einer Stange 1, beispielsweise der Kolbenstange einer nicht gezeigten Kolben-Zylinder-Einheit. Diese Gleitdichtung weist eine entsprechend der dargestellten Längsachse 2 axial im Stangenlager 3 abgestützte Lagerbüchse 4 aus PTFE-Kunststoff, also einem Polytetraflouräthylen, in der die Stange 1 gleitbar gelagert ist. Zwischen der Kunststoffbüchse bzw. Lagerbüchse 4 und dem Stangenlager 3 ist ein unter Radialdruck stehender O-Ring 5 aus elastischem Material angeordnet.

Wie man aus F i g. 1 leicht entnimmt, füllt die Lagerbuchse 4 über den größeren Teil ihrer axialen Länge den Raum zwischen dem Stangenlager 3 und der Stange 1 aus. Sie gewährleistet damit eine gute axiale Führung der Stange 1 im Stangenlager 3. Das für die Lagerbüchse 4 verwendete Material kann modifiziertes Polytetraflouräthylen sein, in das beispielsweise kristalline Bereiche und/oder andere formstabilisierende Stützkomponenten eingelagert sind, und das spanabhebend bearbeitbar ist.

Am Stangenlager 3 ist auf der Druckseite A eine radiale Innenschulter 6 vorgesehen, an deren der Druckseite A abgelegenen Bundfläche 7 der O-Ring 5 anliegt. Ferner ist die Lagerbüchse 4 zusätzlich radial durch das Stangenlager 3 abgestützt. Darüberhinaus weist die Lagerbüchse 4 an ihrem druckseitigen Ende einen sich zu ihrem Ende hin nach innen verjüngenden, in einer Lippe 8 auslaufenden Urnfangsabschnitt 9 auf, an dem der O-Ring anliegt. Schließlich ist die Lagerbuchse 4 axial auf den O-Ring 5 zu verschiebbar.

Der Obergang zwischen der Bundfläche 7 und der die Lagerbüchse 4 radial abstützenden Stangenlagerfläche 10 ist zweckmäßig eine umlaufende Ausrundung 11. In dieser Ausrundung 11 findet der O-Ring eine besonders gute Halterung bei einer Verschiebung der Lagerbüchse 4 in Pfeilrichtung B. Der Radius der Ausrundung 11 entspricht deshalb etwa dem Radius des Querschnitts des O-Rings 5.

Bei der in F i g. 3 gezeigten, bevorzugten Ausführungsform der Lagerbüchse 4 ist an der Innenfläche der Lippe 8 ein Innenbund 12 angeordnet. Dieser Innenbund 12 erbringt über seine Dichtfläche 13 eine zusätzliche Verbesserung der Dichtwirkung, nicht nur im Hinblick auf den zu erwartenden Abrieb, sondern auch auf die plastische Verformung der Lippe 8 bzw. ihrer Innenfläche.

Die axiale Höhe h des Innenbunds 12 ist kleiner als die axiale Höhe H des Umfangsabschnitts 9. Dadurch wird gewährleistet, daß die radiale Flexibilität am Anfang des sich nach innen verjüngenden, in einer Lippe 8 auslaufenden Umfangsabschnitts 9 nicht ungünstig hoch ist. Vielmehr verjüngt sich bereits die Lagerbuchse 4 in Pfeilrichtung F (Fig.3), bevor der Innenbund 12 beginnt.

Die axiale Länge / der Lagerbüchse 4 beträgt ein Mehrfaches ihrer Wandstärke f. Dies ist in dem weiter oben erläuterten Sinne für eine gute, koaxiale und reibungsarme Führung der Stange 1 vorteilhaft.

Die Lagerbüchse 4 ist mittels einer Druckbüchse 14, die am der Druckseite A abgewandten Ende D des Stangenlagers 3 eingesetzt ist, stufenlos auf den O-Ring 5 zu . verschiebbar. Wie aus den F i g. 1 und 2 zu entnehmen ist, kann die Druckbüchse 14 dabei einen Flansch 15 aufweisen, der mittels in das Stangenlager 3 einschraubbarer Bolzen 16 nebst Muttern oder dergl. an das Stangenlager 3 gezogen werden kann, derart, daß die Lagerbüchse 4 gegen den kompressiblen O-Ring 5 geschoben wird. Infolge des abgeschrägten Umfangsabschnitts 9 resultieren dabei sowohl Radial- als auch Axialkräfte, die auf den in der Ausrundung Il gehaltenen O-Ring wirken. Der O-Ring 5 drückt dabei die Lippe 8 bzw. den Innenbund 12 (Fig.3) gegen die Umfangsfläche der in Richtung des Doppelpfeils E (F i g. 1) hin und her bewegbaren Stange.

Auf diese Weise wird nicht nur eine sehr gute Abdichtung bereits im Niederdruckbereich erzielt, sondern es ist auch eine einwandfreie Reinigung und Sterilisation auf der Druckseite A möglich, ohne daß die Gleitdichtung ausgebaut werden müßte, da sowohl das jeweils zu fördernde Medium als auch die Reinigungsflüssigkeit in Pfeilrichtung 17 nur Zutritt zu dem durch die Innenschulter 6 bzw. die Bundfläche 7, den O-Ring 5, den druckseitigen Teil des Umfangsabschnitts 9 und die vorgelagerte Stangenumfangsfläche gebildeten Ringraum haben. Es ist zu betonen, daß weder das Druckmedium noch die Reinigungsflüssigkeit Zugang zu dem in Fig.l gezeigten Raum 18 haben, da der O-Ring 5 sowohl gegenüber der Ausrundung 11 als auch gegenüber dem Umfangsabschnitt 9 einwandfrei abdichtet, zumal im Betrieb keinerlei Reibung am O-Ring 5 auftritt, die Abstützung und Gleitführung der Stange 1 vielmehr allein in der Lagerbüchse 4 erfolgt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gleitdichtung für eine Stangenführung mit einer axial im Stangenlager abgestützten Lagerbüchse aus Kunststoff, in der die Stange gleitbar und/oder drehbar gelagert ist, und einem zwischen dem Stangenlager und der an diesem radial abgestützten Kunststoffbuchse mit Hilfe einer Druckbüchse unter Preßdruck stehenden O-Ring aus elastischem Material, sowie mit einer am Stangenlager vorgesehenen, radialen Innenschulter, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Druckseite (A) abgelegenen Bundfläche (7) der radialen Innenschulter der O-Ring (5) anliegt, und daß am druckseitigen Ende der Lagerbüchse ein sich zu ihrem Ende hin nach innen verjüngender, lippenartig auslaufender Umfangsdbschnitt (8,9) vorgesehen ist, an dem der O-Ring ebenfalls anliegt

2. Gleitdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen der Bundfläche (7) und der die Lagerbüchse (4) radial abstützenden Stangenlagerfläche (10) eine umlaufende Ausrundung (11) ist.

3. Gleitdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche des lippenartig auslaufenden Umfangabschnitts (8,9) ein Innenbund (12) angeordnet ist.

4. Gleitdichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Höhe (h)des Innenbunds (12) kleiner ist als die axiale Höhe des Umfangsabschnitts (8,9).

5. Gleitdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (I) der Lagerbüchse (4) ein Mehrfaches ihrer Wandstärke ^beträgt. J5

6. Gleitdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbüchse (14) am der Druckseite (A) abgewandten Ende des Stangenlagers (3) eingesetzt ist und an der Lagerbüchse (4) unmittelbar angreift, und daß letztere stufenlos auf den O-Ring (5) zu verschiebbar ist.