DE2823323A1

DE2823323A1 - Dichtanordnung und verfahren zur abdichtung gegenueberliegender, hin- und herbeweglicher flaechen

Info

Publication number: DE2823323A1
Application number: DE19782823323
Authority: DE
Inventors: Brian L Deperro; Gordon E Thrane
Original assignee: CHEMPRENE Inc
Current assignee: CHEMPRENE Inc
Priority date: 1977-05-31
Filing date: 1978-05-29
Publication date: 1978-12-07
Also published as: FR2393210A1; GB1587689A; US4206930A; CA1104604A; DE2823323C2; FR2393210B1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Veickmann, DirL.-PHYS. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. KA-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LisKA 282332*5

HO/ba - 8000 MÜNCHEN 86, DEN O Q, Hd\ 1978

POSTFACH 860820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

Chemprene, Ine.

Alden, New York, U.S.A.

Dichtanordnung und Verfahren zur Abdichtung gegenüberliegender, hin- und herbeweglicher Flächen

809849/0907

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska 2823373

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

Chemprene, Ine.

Alden, New York, U.S.A.

Die Erfindung betrifft eine Dichtanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Abdichtung gegenüberliegender, hin- und herbeweglicher Flächen.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Dichtanordnungen und Verfahren, die speziell dazu vorgesehen sind, Kolben- und Zylinderanordnungen und Ähnliches abzudichten. Eine wesentliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf eine verbesserte Dichtanordnung und ein Verfahren gerichtet, bei denen ein in Umfangsrichtung komprimierter Kolbenring mit überlapptem Stoß und ein Expander oder Spreizring innerhalb einer Ringnut eines in Hochdruckhydrauliksystemen eingesetzten Kolbens angeordnet sind.

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Kolbenring- und -Expander-Kombinationen sind bislang als Dichtanordnungen bei Kolben-Zylinder-Anordnungen, welche in einem großen Anwendungsfeld eingesetzt wurden, verwendet worden. Allgemein hat es sich als vorteilhaft erwiesen, diese Ringe aus einem Stück eines im wesentlichen steifen Aufbaus mit einem Schlitz herzustellen, um ihren Einbau in einer Nut im Kolben über dem Expander zu erleichtern.

Viele dieser geschlitzten Kolbenringe bestehen bislang aus einer großen Vielfalt von Materialien, einschließlich Kunstharzen und zeichnen sich durch einen Aufbau mit einem sogenannten überlappten Stoß aus, d.h. einen Aufbau, bei dem die Ringenden gestuft sind und einander überlappen. Gemäß früher verwendeten Techniken wurden diese Ringe so hergestellt, daß sie vor ihrem Einbau einen Spalt oder einen Abstand in Umfangsrichtung aufwiesen. Dabei war erwartet, daß sich dieser Spalt schließt oder im wesentlichen schließt, wenn der Ring innerhalb der Zylinderbohrung übeif dem elastomerischen Expander in einer Nut des Kolbens ganz eingesetzt war.

Versuche mit diesen Kolbenringen aus Kunstharz mit überlapptem Stoß und aus einem Elastomer bestehenden Expandern haben jedoch gezeigt, daß sich eine höhere Fehlerquote als ursprünglich angenommen ergab. Es hat sich gezeigt, daß beim bzw. nach dem Einbau in der Zylinderbohrung ein Spalt vorhanden war, der dazu führte, daß der aus einem Elastomer bestehende .Expander in den Spalt hinausgetrieben oder -gedrückt wurde, was dann zu einem Versagen der Dichtanordnung führte. Es wird angenommen, daß dieses Problem wenigstens zum Teil durch die Reibkräfte hervorgerufen wurde, die zwischen dem Expander und dem Ring beim Einbau auftreten und das erforderliche Bewegungsäusmaß der Ringenden in Umfangsrichtung, um den

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Spalt ganz oder wenigstens im wesentlichen zu schließen, verhindert haben.

Aufgabe der Erfindung ist es, die beschriebenen Dichtanordnungen so auszugestalten, daß der erwähnte Nachteil vermieden wird und ein Versagen der Dichtanordnung

durch Vorhandensein eines Spalts im geschlitzten Dichtring verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

ο Erfindungsgemäß können die erwähnten Nachteile der aus einem Kolbenring mit überlapptem Stoß und einem Expander bestehenden Dichtanordnungen dadurch beseitigt werden, daß Kolbenringe mit überlapptem Stoß verwendet
werden, die aus einem in Umfangsrichtung kompressiblen Kunstharz bestehen und im Zustand des geschlossenen
Schlitzes oder Spalts eine Übergröße aufweisen. Das
bedeutet, daß vor dem endgültigen Einbau in den Zylinder die Ringenden einander berühren oder wenigstens in sehr engem räumlichen Abstand zueinander liegen. Der

Einbau dieser Ringe innerhalb der Bohrung eines Zylinders wird durch die Kompression des Rings selbst ermöglicht. Auf diese Weise kann mit der Erfindung ein
Spalt ausgeschlossen werden, in den der ovale, aus einem Elastomer bestehende Expander hineingepreßt werden kann oder an dem er ausgefressen werden kann. Gleichzeitig führt die Erfindung zu einer Vergrößerung des Umfangsdrucks des Rings, wodurch die Wirksamkeit des
Dichtrings innerhalb der Zylinderbohrung wesentlich verbessert wird.

Mit der Erfindung werden daher eine verbesserte Dichtanordnung und ein verbessertes Verfahren zur Abdichtung geschaf■

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fen. Die Dichtanordnung und das Verfahren eignen sich besonders für die Verwendung in einer Ringnut in einem Kolben, der bei Anwendung hoher Drücke eingesetzt wird.

Der geschlitzte Dichtring wird in Verbindung mit einem elastischen bzw. federnden Expander verwendet, mit Übergröße im Zustand des geschlossenen Spalts hergestellt und seinerseits in ümfangsrichtung komprimiert, wenn er zwischen den abzudichtenden Oberflächen eingesetzt wird. Der Dichtring besitzt einen überlappten Stoß und hat Übergröße, wenn der Spalt dieses Stoßes geschlossen ist. Er weist ferner einen Elastizitätsmodul auf, der die ümfangskompression des Dichtrings beim Einbau zuläßt.

Die Erfindung ist insbesondere für den Einsatz zur Abdichtung von Kolben-Zylinder-Anordnungen geeignet, die in Hydrauliksystemen verwendet werden sollen.

Mit der Erfindung wird ferner ein verbessertes Verfahren geschaffen, um gegenüberliegende, hin- und herbewegliche Oberflächen durch Kompression eines Dichtelements in Ümfangsrichtung abzudichten, wobei das Dichtelement im Zustand geschlossenen Spalts eine Übergröße aufweist. Das Dichtelement wird zwischen den gegenüberliegenden Flächen so weit in ümfangsrichtung komprimiert, daß es während der hin- und hergehenden Bewegung der gegenüberliegenden, abgedichteten Flächen im Zustand geschlossenen Spalts bleibt.

In den UnteranSprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen

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naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform der Erfindung, in der der Dichtring mit überlapptem Stoß vor dem Einbau dargestellt ist,

Fig. 2 einen Aufriß der Ausführungsform gemäß Fig. 1, bei der die Dichtanordnung in eine ümfangsnut eines Kolbens eingesetzt ist, welcher sich in einem im Querschnitt gezeigten Kreiszylinder befindet,

Fig. 3 eine vergrößerte Teildraufsieht auf den Dichtring mit überlapptem Stoß gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte Teildraufsicht auf den Dichtring mit überlapptem Stoß gemäß Fig. 2,

Fig. 5 einen Horizontalschnitt der in den Fig. 2 und gezeigten eingebauten Dichtanordnung entlang der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 eine Teildraufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform des Dichtrings mit überlapptem Stoß, dargestellt im Zustand vor dem Einbau,

Fig. 7 eine Teildraufsicht einer Dichtanordnung mit

dem Dichtring von Fig. 6 im eingebauten Zustand,

Fig. 8 einen Horizontalschnitt der Dichtanordnung längs der Linie VIII-VIII von Fig. 7,

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ATj

Fig. 9 eine Teildraufsicht einer anderen Ausführungsform des Rings mit überlapptem Stoß, dargestellt im Zustand vor dem Einbau,

-Fig. 10 eine Teildraufsicht auf die Dichtanordnung, welche den Dichtring von Fig. 9 nach dem Ein

bau zeigt,

Fig. 11 eine Horizontalansicht, teilweise in Draufsicht und teilweise geschnitten, die bestimmte Teile des Endspaltdichtaufbaus von Fig. 10 erkennen läßt, wobei Teile hiervon weggebrochen sind,

Fig. 12 eine Teildraufsieht auf eine weitere Ausführungsform, die einen Dichtring mit überlapptem Stoß nach dem Einbau zeigt,

Fig. 13 einen Horizontalschnitt der Dichtanordnung von Fig. 12 längs der Linie XIII-XIII von Fig. 12,

Fig. 14 einen Horizontalschnitt einer anderen Ausführungsform der Dichtanordnung nach dem Einbau, und

Fig. 15 einen Vertikalschnitt der Dichtanordnung von Fig. 14 längs der Linie XV-XV.

Obwohl die Dichtanordnungen und das Verfahren gemäß der Erfindung in unterschiedlichen Anwendungsfeldern eingesetzt werden können, eignet sich die nachfolgend beschriebene Erfindung für die Verwendung als Kolbenring in Kolben-Zylinder-Anordnungen zur Benutzung bei Hochdruck-ölhydraulikanwendungen.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Dichtanordnung, die allgemein mit 21 bezeichnet ist. Die Dichtanordnung 21

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umfaßt einen elastischen bez. federnden Spreizring oder Expander 22 und einen in Umfangsrichtung kompressiblen Dichtring 23, der bei geschlossenem Spalt bzw. Schlitz Übergröße hat. Es ist außerdem ein zylindrischer Kolben ■- 24 mit einer oder mehreren zylindrischen Nuten 25 dargestellt. Der Dichtring 23 ist geschlitzt und mit einem gestuften bzw. überlappten Stoß versehen, welcher allgemein mit 26 bezeichnet ist. Der Stoß 26 weist gegenüberliegende radial verlaufende Flächen 31, 32 und 33, 34 auf.

Wie in Fig. 1 dargestellt, können vor dem Einbau Spalte 35 und 36 zwischen den gegenüberliegenden Radialflächen 31, 32 bzw. 33, 34 vorhanden sein. Die Spalte 35 und 36 können zwischen 0 bis 0,01 cm - gemessen näherungsweise längs dem Umfang des Dichtrings 23 - pro Zentimeter des Durchmessers des Dichtrings 23 betragen. Auf jeden Fall sind die Spalte 35 und 36 so bemessen, daß der Dichtring 23 im Zustand geschlossener Spalte Übergröße hat, um sicherzustellen, daß die Spalte 35 und 36 auch nach dem Einbau des Dichtrings 23 im wesentlichen verschwunden sind, während der Dichtring in Umfangsrichtung komprimiert ist und im Reibeingriff über dem Expander 22 liegt.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die Spalte 35 und 36,falls sie vor dem Einbau vorhanden waren, nach dem Einbau der Dichtanordnung 21 im wesentlichen verschwunden. Wenigstens eines der gegenüberliegenden radialen Flächenpaare 31, 32 und 33, 34 befindet sich dann im Paßeingriff. Der Dichtring 23 selbst ist in Umfangsrichtung komprimiert. Fig. 2 zeigt Dichtanordnungen, die in Nuten des Kolbens 24 eingebaut sind, welcher innerhalb eines Zylinders 37 mit einer Zylinderwand 38 hin-und herbeweglich ist.

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Fig. 3 zeigt den überlappten Stoß 26 des Dichtrings im wesentlichen ohne Spalt vor dem Einbau der Dichtanordnung 21. Fig. 4 zeigt dieselbe Dichtanordnung, nachdem sie auf den Kolben 24 gebracht und dieser in den - Zylinder 37 (Fig. 2) eingesetzt wurde. Bei dieser Ausführungsform befinden sich die axialen Flächen des überlappten Stoßes 26 ohne zwischenliegenden Spalt im wesentlichen int Paßeingriff. In Fig. 5 ist der aufeinanderliegende Eingriff, bei dem es sich um anstoßenden ümfangseingriff handelt, zwischen dem federnden Expander 22 und dem in Umfangsrichtung kompressiblen Dichtring 23 gezeigt, nachdem beide eingebaut wurden. Hieraus ist zu ersehen, daß der Expander 22 Radialkräfte auf den inneren Umfang des in umfangsrichtung zusammengedrückten Dichtrings 23 ausübt, die über den Dichtring 23 zur Verbesserung des Dichteingriffs zwischen der Dichtanordnung 21 und der Zylinderwand 38 (Fig. 2) übertragen werden.

In Fig. 6 ist die bevorzugte Ausführungsform des in Umfangsrichtung kompressiblen Dichtrings 23 vor dem Einbau gezeigt. Eine elastische Hilfsdichtung 41 ist längs einer der Flächen des Paares gegenüberliegender axialer Flächen 42 oder 43 angeordnet. Die Hilfsdichtung 41 ist so aufgebaut und angeordnet, daß sie beim Einbau sowohl radial als auch axial komprimiert wird. Fig. 7 zeigt die federnde Hilfsdichtung 41 in ihrem komprimierten Zustand nach dem Einbau. Diese Kompression stellt sicher, daß die axialen Flächen 42 und 43 gegenseitig über die Hilfsdichtung 41 im Eingriff stehen, um einen sicher passenden überlappten Stoß zu schaffen. Die komprimierte Hilfsdichtung 41 füllt außerdem die öffnung zwischen den axialen Flächen 42 und 43 in Radialrichtung aus und verhindert den Durch-

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lauf irgendwelcher Flüssigkeiten, die zwischen den geschlossenen Spalten der gegenüberliegenden radialen Flächen 31, 32 und 33, 34 hindurchsickern könnten.Diese Anordnung schließt aus praktischen Zwecken ein Leck " zwischen dem Dichtring 23 und der zugehörigen Dichtfläche, z.B. der Zylinderwand 38 (Fig. 2) aus. Fig. 8 zeigt die komprimierte Hilfsdichtung 41, wie sie die radiale Strecke der axialen Oberfläche 42 und der axialen Oberfläche 43 (Fig. 7) ausfüllt.

In Fig. 9 ist eine elastische Hilfsdichtung 41a längs dem überlappten Stoß 26 innerhalb einer Ausnehmung oder Aufnahme 44 angeordnet, die längs einer radial verlaufenden Kante des Dichtrings 23a offen ist. Hierdurch wird eine Möglichkeit geschaffen, die Hilfsdichtung 41a in einen Dichtring 23a einzusetzen, der einfacher geformt bzw. gegossen werden kann als der Ring 23, beispielsweise der Ausführungsform von Fig. 6, bei der keine öffnungen über den gesamten Bereich der axial verlaufenden ümfangsflache des Rings 23 vorhanden sind, einschließlich des unmittelbar an die Hilfsdichtung 41 angrenzenden Flächenbereichs.

Die Fig. 12 und 13 zeigen noch eine andere Gestalt der elastischen Hilfsdichtung in Form einer Hilfsdichtung 41b, die vor dem Einbau einen im wesentlichen würfelartigen Aufbau hat. Die Fig. 12 und 13 zeigen die eingebaute Kombination aus Dichtring 23b, elastischem Expander 22 und komprimierter Hilfsdichtung 41b.

Die Fig. 14 und 15 zeigen eine weitere Gestaltung einer Hilfsdichtung 41c und eines Dichtrings 23c. Die konische Hilfsdichtung 41c ist innerhalb einer konischen öffnung

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45 längs des Dichtrings 23c aufgenommen. Diese Hilfsdichtung 41c ist nur in ihrem eingebauten, komprimierten Zustand gezeigt.

Bei den verschiedenen hier erörterten Ausführungsformen besteht der elastische Expander 22 vorzugsweise aus einem synthetischen Gummi, z.B. aus Nitrilkautschuk. Andere geeignete Elastomere könnten stattdessen verwendet werden.

Der in Umfangsrichtung kompressible Difchtring 23 muß eine angemessene Elastizität aufweisen, damit der bei geschlossenen Spalten mit Übergröße versehene Dichtring sowohl über den Kolben 24 oder Ähnliches gebracht werden kann als auch nach Einbau in den Zylinder 37 oder Ähnliches in Umfangsrichtung komprimiert werden kann. Dies erfordert ein Material einer noch näher erläuterten Art mit einem Elastizitätsmodul und einer Wärmedeflexionstemperatur innerhalb der hier angegebenen Bereiche. Das bevorzugte Material für den Dichtring 23 ist ein Nylonmaterial (Polyamid), das zu einem Wert von etwa 30 Gew-% glasfasergegüllt ist und einen Elasti-

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zitätsmodul von etwa 9x10 Nm und eine Wärmedeflexions·

6 —2

temperatur von etwa 523 K bei 1,8 χ 10 Nm aufweist. Andere geeignet, geformte Harze können statt des bevorzugten gefüllten Nylons verwendet werden, sofern sie die angegebenen Bedingungen erfüllen.

Das erfindungsgemäße Dichtungsverfahren beseitigt oder vermindert wesentlich den Leckfluß zwischen gegenüberliegenden, hin- und herbewegten Oberflächen. Das Verfahren umfaßt das Schaffen eines eine Dichtfläche liefernden Rings mit Übergröße im Zustand des geschlossenen Spalts oder Schlitzes, um längs einer der hin-

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und herbewegten Flächen umfangsmäßige und radiale Druckkräfte auszuüben und eine gleichmäßig passende Dichtung zu schaffen. Dadurch wird die Abdichtung der Oberflächen verbessert und die Lebensdauer der Dichtung merklich -verlängert.

Genauer gesagt umfaßt das Verfahren gemäß der Erfindung das Auswählen eines Dichtrings, der im Zustand geschlossener Spalte Übergröße hat, um sicherzustellen, daß in der Dichtfläche des Dichtrings im wesentlichen keine Spalte vorhanden sind, auch nachdem der Dichtring über einen darunterliegenden elastischen Expander gesetzt und in Umfangsrichtung komprimiert wurde. Der bevorzugte Dichtring besitzt einen Elastizitätsmodul zwischen

9 —2 9 —2

etwa 6 χ 10 Nm und 27,6 χ 10 Nm , vorzugsweise zwi-

sehen etwa 6,9 χ 10⁹ Nm"² und 20,7 χ 10~⁹ Nm"². Die bevorzugten Materialien sollten außerdem eine Deflexionstempera tür zwischen etwa 422 K und 589 K, vorzugsweise zwischen etwa 477 K und 547 K aufweisen. Allgemein wird es sich hierbei um spritz- oder druckguß-geformte thermoplastische oder wärmehärtende synthetische Harze, vorzugsweise der selbstschmierenden Art, handeln. Dichtringe dieser Art können in Übergröße bei geschlossenen Spalten hergestellt und entsprechend dem hier beschriebenen Verfahren vorteilhaft in umfangsrichtung komprimiert werden.

Wie bereits zuvor erwähnt, ist das bevorzugte Material für den Dichtring gefülltes Polyamid. Beispiele anderer geeigneter Materialien sind Polysulfone, Polyäthersulfone. Polyphenylsulfide, Äthylentetrafluoräthylen und Polyäthylenterephthalat. Vorzugsweise sind diese Materialien selbstschmierend, spritz- oder druckgegossen und enthalten einen geeigneten Füllstoff wie Glasfasern oder Kohlenstoff. Diese Materialien besitzen

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allgemein eine gewisse Selbstschmierung/ ohne daß spezielle Schmiersubstanzen zugesetzt werden müßten. Sie können aber auch Schmierstoffe wie Molybdändisulfid, PoIytetraflüoräthylen (Teflon) oder Silikonöle enthalten, -um ihre Selbstschmierfähigkeit zu verbessern.

Das Verfahen umfaßt das Zusammendrücken in Umfangsrichtung eines Dichtrings, der eine Dichtfläche aufweist, die in darüberliegender Umfangsverbindung mit einem elastischen Expander ist, um dadurch radiale und umfangsmäßig gerichtete Dehnkräfte zu entwickeln. Diese in Umfangsrichtung komprimierte Dichtfläche wird gewöhnlich dadurch erhalen, daß der aus Kunstharz bestehende Dichtring allmählich um den elastischen Expander komprimiert wird. Der Expander wird dadurch selbst radial und in umfangsrichtung komprimiert. Während dieses Vorgangs wird die führende oder vordere ümfangskante des Dichtrings zwischen die abzudichtenden Flächen gebracht. Dieser Vorgang hält an, bis sich die gesamte Dichtfläche zwischen den abzudichtenden hin- und herbewegliehen Flächen befindet.

Durch diese Verfahrensschritte wirken die allgemein umfangsmäßigen Kräfte, die aufgebracht werden, um den Dichtring zu komprimieren, in Verbindung mit dessen Übergröße im Zustand geschlossener Spalte und den allgemein radialen Kräften, die vom elastischen Expander aufgebracht werden, zusammen, um eine Gleitdichtung zwischen gegenüberliegenden zylindrischen Flächen zu schaffen. Diese Dichtung bleibt während der hin- und hergehenden Bewegung der zylindrischen Flächen im wesentliehen leckfrei. Sehr wesentlich dabei ist, daß der elastische Expander im wesentlichen unbeschädigt bleibt, da der Einbau des Dichtrings gemäß dem vorliegenden Ver-

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Ji

fahren irgendwelche ins Gewicht fallende Spalte im Dichtring ausschließt/ wodurch ein Ausreißen oder Herausdrücken des elastischen, aus einem Elastomer bestehenden Expanders verhindert wird. Dies würde andernfalls zu einem - möglichen Versagen der Dichtanordnung führen.

Als ein zur Wahl gestellter Schritt kann bei diesem Verfahren eine elastische Hilfsdichtung bzw. ein Hilfsexpander innerhalb des überlappten Stoßes des Dichtrings vorgesehen werden. Durch diesen Schritt wird eine Hilfsdichtung gebildet, durch die jeglicher Leckfluß durch die axialen Flächen des überlappten Stoßes im wesentlichen ausgeschlossen wird. Ohne diesen zur Wahl gestellten Schritt läßt das Verfahren allgemein einen gewissen minimalen Leckfluß über die Dichtflächen zu. Wenn der zur Wahl gestellte Schritt ausgeführt wird, ist ein solcher Leckfluß nahezu ausgeschlossen. Abhängig von Veränderlichen, wie den Flüssigkeiten oder Gasen, auf die die Kolben-Zylinder-Anordnung einwirkt, der Geschwindigkeit der hin- und hergehenden Bewegung, der Zeit und der Temperatur, kann bei Weglassen dieses Schritts des Vorsehens der Hilfsdichtung ein Leckfluß in der Größenordnung von 10 Kubikzentimeter pro Minute beobachtet werden.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Verwendung in Kolben-Zylinder-Anordnungen, die in hydraulisch betriebenen Hochleistungsgeräten eingesetzt sind, beispielsweise für ein Schaufelbaggersystem für Erdbewegungsarbeiten oder dergleichen.

Zusammenfassend wird mit der Erfindung eine Dichtan-Ordnung geschaffen, die sich insbesondere für Hochdruck-Hydraulikanwendungen eignet und einen in Umfangsrichtung

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kompressiblen Dichtring aufweist, der mit gestuften, überlappenden Enden versehen ist, sowie einen elastischen Expander, vorzugsweise mit ovalem Querschnitt, der dazu beiträgt, den komprimierten Dichtring in Dicht- -verbindung mit den so abgedichteten Flächen zu drücken. Der Dichtring wird aus gefülltem Kunststoffmaterial in Übergröße im Zustand geschlossener Spalte hergestellt und besitzt einen Elastizitätsmodul, der ausreicht, um eine Kompression des Dichtrings zuzulassen, wenn dieser zwischen die auf diese Weise abgedichteten Flächen gebracht wird. Der Dichtring kann wahlweise eine elastische Hilfsdichtung enthalten, die zwischen den axialen, inneren Flächen der Stufen angeordnet sind.

Unter dem voranstehend verwendeten Ausdruck "wärmedeflexionstemperatur"ist die Temperatur zu verstehen, bei der sich das gegossene bzw. geformte Harz unter einem Druck von 1,8 χ 10⁶ Nm"² zuerst verformt (entsprechend Test D 648 der amerikanischen Gesellschaft für Materialtests ASTM).

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ζ*.

Leerseite

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

Dr.-Ing. H. Liska

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

HO/ba

Patentansprüche

[ 1.^Dichtanordnung zur Abdichtung gegenüberliegender, hin- ^""^ und herbeweglicher Flächen, umfassend einen elastischen Expander, der am umfang mit einem zylindrischen Element in Verbindung steht, und einen in Umfangsrichtung kompressiblen, geschlitzten Dichtring, der am Umfang mit dem Expander in Verbindung stehend über diesem liegt und in Dichtverbindung mit einer dem zylindrschen Element gegenüberliegenden zylindrischen Wand ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Dichtring (23, 23a, 23b, 23c) aus einem in ümfangsrichtung kompressiblen Kunstharz mit Übergröße im Zustand des geschlossenen Schlitzes hergestellt ist.
2. Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (23, 23a, 23b,

9 -2 23c) einen Elastizitätsmodul zwischen etwa 6 χ 10 Nm

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und 27,6 χ 10 Nm sowie eine Wärmedeflexionstemperatur zwischen etwa 422 K und 589 K aufweist.
3. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der "' Elastizitätsmodul des Dichtrings (23, 23a, 23b, 23c) zwischen etwa 6,9 χ 10⁹ Nm"² und 20,7 χ 10 Nm liegt.

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4. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmedeflexionstemperatur des Dichtrings (23, 23a, 23b, 23c) zwischen etwa 477 K und 547 K liegt.
5. Dichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elastische Hilf sdichtung (41, 41a, 41b, 41c), die längs des Schlitzes des geschlitzten Dichtrings (23, 23a, 23b, 23c) angebracht ist.
6. Dichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz des geschlitzten Dichtrings (23, 23a, 23b, 23c) die Form eines überlappten Stoßes (26) mit Paaren gegenüberliegender radialer Flächen (31, 32; 33, 34) und einem Paar gegenüberliegender axialer Flächen (42, 43) hat.
7. Dichtanordnung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsdichtung (41, 41a, 41b, 41c) radial und axial kompre-ssibel ist und entlang einer Fläche des Paares gegenüberliegender axialer Flächen (42, 43) angeordnet ist.
8. Dichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz des geschlitzten Dichtrings (23, 23a, 23b, 23c) vor dem Einbau ein Spalt zwischen etwa 0 und 0,01 cm pro Zentimeter des Durchmessers des Dichtrings, gemessen längs dem umfang des Dichtrings, ist.
9. Dichtanordnung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η zeichnet, daß beim Einbau der Dichtanordnung

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zwischen der zylindrischen Wand (38) und dem zylindrischen Element (24) der Spalt beseitigbar bzw. schließbar und der Dichtring in Umfangsrichtung komprimierbar ist.
10. Dichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring aus einem Kunstharz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyamiden, Polysulfonen, Polyäthersulfonen, Polyphenylensulfiden, Äthylentetrafluoräthylen und Polybutylenterephthalat, besteht.
11. Dichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Dichtring (23, 23a, 23b, 23c) aus einem Kunstharz mit selbstschmierenden Eigenschaften besteht.
12. Dichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (23, 23a, 23b, 23c) aus einem gefüllten Kunstharz besteht.
13. Dichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (23, 23a, 23b, 23c) aus einem Schmierstoffe enthaltenden Kunstharz besteht.
14. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die radial und axial kompressible, elastische Hilfsdichtung (41a, 41b, 41c) in eine Aufnahme (44, 45) im Dichtring (23a, 23c) eingesetzt ist, welche längs einer radial verlaufenden Kante des Dichtrings offen ist.

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15. Dichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einer Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem Kolben, der eine zylindrische Nut (25) aufweist, in die der - elastische Expander (22) eingesetzt ist, wobei der Dichtring (23, 23a, 23b, 23c) aus einem Stück besteht, der Kolben im Zylinder gleitbar ist und die äußere Umfangsflache des Dichtrings in gleitender, dichtender Verbindung mit dem Zylinder steht.
16. Verfahren zur Abdichtung gegenüberliegender, hin-.und herbeweglicher Flächen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Auswählen eines geschlitzten Dichtrings mit einer Dichtfläche und einer Übergröße im Zustand des geschlossenen Schlitzes,

b) Anordnen des Dichtrings um einen Kolben über einem elastischen Expander, mit diesem am umfang in Verbindung stehend, und

c) Komprimieren des Dichtrings in Umfangsrichtung und Einsetzen des Kolbens und der komprimierten Dichtfläche in einen Zylinder, der eine Fläche besitzt, die für einen gegenüberliegenden, hin- und herbewegliehen Eingriff mit dem Kolben aufgebaut ist,

wobei beim Schritt des Komprimierens in Umfangsrichtung der Schlitz geschlossen wird und der Dichtring selbst komprimiert wird und die -Übergröße im Zustand des geschlossenen Schlitzes sicherstellt, daß am Schlitz keine merklichen Spalte vorhanden sind.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schritt des Komprimierens

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auch der Expander in Umfangsrichtung und radial komprimiert wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring einen

9 -2 Elastizitätsmodul zwischen etwa 6x10 Nm und

9 —2

27,6 x 10 Nm sowie eine Wärmedeflexionstemperatur zwischen etwa 422 K und 589 K aufweist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß der Dichtring einen Elasti-

9 -2 zitätsmodul zwischen etwa 6,9 χ 10 Nm und

9 -2
20,7 χ 10 Nm sowie eine Wärmedeflexionstemperatür zwischen etwa 477 K und 547 K aufweist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet , daß der geschlitzte Dichtring durch Einsetzen eines elastischen Expanderglieds zwischen Flächen an der Stelle des Schlitzes hilfsweise abgedichtet wird. ,

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