DE2947895C2

DE2947895C2 - Dichtungsanordnung bei einem Schwimmkolben

Info

Publication number: DE2947895C2
Application number: DE2947895A
Authority: DE
Inventors: Walter 8700 Wuerzburg Hunger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-11-28
Filing date: 1979-11-28
Publication date: 1982-03-18
Also published as: DE2947895B1; US4362304A; SU1026659A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung bei einer« Schwimmkolben, insbesondere für einen Kolbendruckspeicher. Kolbendruckspeicher der betrachteten Ari haben die Aufgabe, Druckenergie zu speichern und bei Bedarf an ein hydraulisches System abzugeben, z. B. zur Deckung eines kurzzeitigen großen Flüssigkeitsbedarfs, zur Stoß- und Schwingungsdämpfung, zur Aufrechterhaltung des Drucks bei Pumpenausfall, zum Ausgleich von Leckverlusten oder Druck- und Volumenänderungen in geschlossenen Systemen und dergl.

An sich wirken auf den Schwimmkolben eines Kolbendruckspeichers keine oder jedenfalls keine großen Druckdifferenzen, so daß auch an der Dichtung keine großen Druckgefälle auftreten und deswegen die Gefahr des Leckens bzw. des Übertretens eines der Medien auf die andere Seite des Kolbens gering erscheint.

Bei Druckspeichern kommt es jedoch sehr auf die zuverlässige Trennung der hydraulischen Druckflüssigkeit von dem Gasvolumen an, weshalb z. B. teilweise hydropneumatischen Energiespeichern mit in Form einer elastischen Blase ausgebildeter Trennwand der Vorzug gegeben wird. Diese haben jedoch den Nachteil geringerer Lebensdauer.

Eine gute Abdichtung des Schwimmkolbens von Kolbendruckspeichern ist deshalb von großer Bedeutung, weil eventuell in den Gasraum gelangende Flüssigkeit dort stören und das Nutzvolumen des Gasraumes verringern würde, vor allem aber, weil eventuell in den Flüssigkeitsraum eindringendes Gas — unter Umständen nach Lösung in der Flüssigkeit — in das hydraulische System hineingetragen werden und an anderen Stellen dieses Systems Störungen verursachen, z. B. das Auftreten von Kavitation begünstigen kann.

Es ist bekannt, der Gefahr des Undichtwerdens von Kolbendichtungcn dadurch entgegenzuwirken, daß man einen Druckkanal vorsieht zwischen der druckseitigen Stirnfläche des Kolbens und der Seitenwand der umlaufenden Kolbennut, in die die Dichtung eingelegt ist. Der auf die seitliche Dichtungsfläche wirkende Druck soll sich allseitig im Material der Dichtung fortsetzen und eine entsprechend erhöhte Anpressung der äußeren Umfangsfläche der Dichtung an die Zylindergleitfläche bewirken, die dann dem Mediumdruck standhält und ein Obertreten des abzc.lichtenden

ίο Mediums verhindert Bei einer solchen Ausbildung ist jedoch keine Gewähr dafür gegeben, daß der durch den Druckkanal zugeführte und das Material der Dichtung beaufschlagende Druck tatsächlich in eine über die gesamte axiale Erstreckung der Dichtung gleichmäßige, radial nach außen wirkende Anpreßkraft umgesetzt wird.

Eine insoweit vorteilhaftere Ausbildung ist es, wenn der Druckkanal nicht an der Stirnfläche der Dichtung, sondern an deren Innenumfang mündet und der durch den Kanal zugeführte Druck die Dichtung unmittelbar radial nach außen beaufschlagt Eine solche Ausbildung ist z.B. der GB-Patentschrift 5 81 268 zu entnehmen. Nachteilig ist bei dieser Ausbildung jedoch, daß das die Dichtung auf deren Rückseite beaufschlagende Medium leicht zur anderen Seite hin durchtreten kann und deshalb die zuverlässige Trennung der durch den Kolben unterteiU? Zylinderräume wegen der Möglichkeit eines Übertretens des einen Mediums auf die andere Seite längs der Nutoberfläche nicht sicherge stellt ist Dies wäre bei Schwimmkolben aus den oben erwähnten Gründen nicht angängig.

Auch die noch denkbare Möglichkeit einer Erhöhung der Zuverlässigkeit der Trennung der Medien durch zwei hintereinander angeordnete Dichtungen auf dem Kolben kann zu Schwierigkeiten führen, weil in dem Ringspaltraum zwischen den Dichtungen sich ein unkontrollierbarer Schleppöldruck aufbauen kann, der zu einem Auseinandertreiben der Dichtungen, zu erhöhter Reibung und schließlich gar zur Zerstörung der Dichtungen führen kann.

Auch das Umgekehrte kann eintreten, daß nämlich der Druck im Ringspaltraum zwischen den Dichtungen zu niedrig ist, und zwar bei Kolbendruckspeichern, in 'denen der Kolben sich in einer relativ dünnen

<s Zylinderlaufbüchse bewegt, die umgeben ist von einem Druckgefäß, das Verbindung mit dem Gasraum der Zylinderlaufbuchse hat und das den Betriebsdruck aufnimmt. Wenn ein solcher Kolbendruckspeicher mit druckentlasteter Zylinderlaufbüchse plötzlich mit ho-

so hem Druck beaufschlagt wird, so wird der Druck im Ringspaltraum zwischen den Dichtungen nicht sofort folgen. Andererseits wird die Zylinderlaufbuchse außen vom hohen Druck beaufschlagt, so daß sie sich auf der Axialerstreckung zwischen den beiden Dichtungen verformen und nach innen durchbiegen wird, wobei sie die Kolbenoberfläche einklemmen oder jedenfalls Anlaß zu erhöhter Reibung geben kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Schwimmkolbens mit einer Dichtung, die unter Vermeidung der vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten eine zuverlässige Trennung des flüssigen Mediums vom Gasmedium gewährleistet.

Ausgegangen wird dabei von einem Schwimmkolben, insbesondere für einen Kolbendruckspeicher, mit einem in eine umlaufende Nut eingelegten elastischen Grundkörper, auf dem radial außen ein Gleitring aufgesetzt ist, wobei von einer der Stirnflächen des Kolbens ein Druckkanal ausgeht und in den Ringspalt-

raum zwischen dem Boden der umlaufenden Nut und der inneren Umfangsf;äche des Grundkörpers mündet.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Boden der Nut eine umlaufende Erhebung aufweist und die in die Räume zu -, beiden Seiten der Erhebung ragenden Fortsätze des Grundkörpers unter Ausbildung von spitz zulaufenden Lippen gespalten sind, deren eine an der Stirnfläche der Nut und deren anden: an der zugewandten Stirnfläche der Erhebung anlieg"., wobei der Druckkanal in den in Raum zwischen der Lippen des einen Fortsatzes mündet und ein weiterer zur anderen Stirnfläche des Kolbens offener gleichartiger Kanal vorhanden ist, der in den Raum zwischen den Lippen des anderen Fortsatzes mündet. ι ^r>

Bei einer solchen Ausbildung ist einerseits eine über die gesamte axiale Erstreckung der Dichtung zuverlässig radial nach außen wirkende Anpressung an die Zylindergleitfläche erzielt, und andererseits ist die Gefahr eines Übertretens des einen Mediums in den Raum des anderen Mediums praktisch ausgeschlossen, weil zwei zuverlässige Dichtsteilen auf dem hierfür in Frage ko.nmenden Weg in Gestalt der beiden an der Erhebung anliegenden Dichtlippen vorhanden sind.

An sich ist aus der IIS-PS 27 57 993 eine Dichtungsan-Ordnung eines Hycraulikzylinderkolbens mit zwei entgegengesetzt geri:hteten Dichtungen bekannt, bei der auf beiden Stirnflächen je ein Kanal mündet, der einen ringförmig um aufenden Raum radial innerhalb der jeweiligen Dicitung mit dem angrenzenden jo Zylinderraum in Verb indung setzt Diese Kanäle dienen jedoch von vornherein nicht zum Aufbau eines die Dichtungen radial nach außen beaufschlagenden Drucks, denn die Dichtungen sind formschlüssig in Position gehalten, soidern dienen im Gegenteil dazu, J5 das Auftreten even ueller unzulässiger Oberdrücke radial innerhalb der Dichtungen zu verhindern. Die Sicherheit vor einem Übertreten des Mediums auf der Innenseite der Dichtlingsanordnung längs der Nutoberfläche wird hier auf ganz andere Weise zu lösen versucht.

Es ist in weiterer A »gestaltung der vorgeschlagenen Erfindung vorteilhaft wenn die Seitenflächen dieser umlaufenden Erheburg schräg verlaufen, weil hierdurch die anliegenden Dicht'ippen unter der Wirkung des über die Kanäle zugeführten Druck* die Tendenz haben, radial nach außen abz !rutschen, was die Anpressung der Dichtung an die Zylim lergleitfläche verbessert.

Die Erfindung wire nachfolgend durch die Beschreibung ein« Ausführurt[sbeispiels anhand der Zeichnungen weiter erläutert. E s zeigt

Fig. I einen Schwimmkolben mit Dichtung im Querschnitt;

F i g. 2 die Teile aus F i g. 1 in Explosionsdarstellung.

Der Schwimmkolben 1 sitzt verschieblich in einem Zylinder 2 und trennt einen Gasraum 3 von einem Flüssigkeitsraum 4. Die in einer umlaufenden Nut 5 des Schwimmkolbens sitzende Dichtung (Dichtsatz) 6 besteht aus einem radial inneren elastischen Grundkörper 7 und einem radial außen diesen umgebenden elastischen Gleitring 8, z. B. aus einem Polytetrafluoräthylenwerkstoff. Der Gleitring 8 hat in seiner zur Zylindergleitfläche weisenden Umfangsfläche eine Nut. in die ein Schmierdepot 9, z. B. Graphitfett eingebracht ist.

Auf dem Boden der umlaufenden Kolbennut 5 ist eine umlaufende Erhebung 10 ausgebildet, zu deren beiden Seiten im Boden der Nut wenigstens je ein Druckkanal 11 mündet, der von der jeweils benachbarten Stirnfläche des Kolbens ausgeht. Vorzugsweise sind mehrere solcher Druckkanäle gleichmäßig auf dem Umfang verteilt.

Der Grunakörper 7 ist auf seiner Innenseite entsprechend der Querschnittsgestaltung des Bodens der Nut 5 geformt, wobei die in die Räume zu beiden Seiten der Erhebung 10 ragenden Fortsätze 12 unter Aurbildung von je zwei Dichtlippen 13 und 14 gespalten sind. Dabei liegt die Dichtlippe 13 an der Seitenfläche der Nut 5 an und die Dichtlippe 14 an der Seitenfläche 15 der Erhebung 10.

Die Seitenflächen 15 sind in der Weise abgeschrägt, daß die inneren Dichtlippen 14 bei Druckbeaufschlagung der zwischen den Dichtlippen 13 und 14 gebildeten Druckringräume 16 die Tendenz haben, radial nach außen abzurutschen, wodurch die radial nach außen wirkende Anpreßkraft der Dichtung noch besser wird.

Im Betrieb des mit dem beschriebenen Schwimmkolben ausgerüsteten Druckspeichers wirken zu beiden Seiten des Kolbens im Gasraum 3 und im Flüssigkeitsraum 4 praktisch gleich hohe Drücke. Diese beaufschlagen über die Druckkanäle 11 die Randzonen der Dichtung 6, indem sie sich bis in die zwischen den jeweiligen Dichtlippen 13,14 gebildeten Druckringräume ausbreiten und in diesen Bereichen unmittelbar radial nach außen wirken.

Ein Übertreten des einen Druckmediums in den Raum des anderen Mediums auf dem Wege längs des Bodens der Nut 5 ist dadurch zuverlässig verhindert, daß die Druckringräume 16 voneinander durch zwei Dichtstellen getrennt sind, nämlich durch die beiden Seitenflächen 15 der Erhebung 10, an die die jeweilige innere Dichtlippe 14 der Fortsätze 12 angepreßt-ist. ,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtungsanordnung bei einem Schwimmkolben, insbesondere für einen Kolbendruckspeicher, mit einem in eine umlaufende Nut eingelegten elastischen Grundkörper, auf dem radial außen ein Gleitring aufgesetzt ist, wobei von einer der Stirnflächen des Kolbens ein Druckkanal ausgeht und in den Ringspaltraum zwischen dem Boden der umlaufenden Nut und der inneren Umfangsfläche des GrundkörperE mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Nut (5) eine umlaufende Erhebung (10) aufweist und die in die Räume zu beiden Seiten der Erhebung ragenden Fortsätze (12) des Grundkörpers (7) unter Ausbildung von spitz zulaufenden Lippen (13,14) gespalten sind, deren eine (13) an der Stirnfläche der Nut und deren andere (14) an der zugewandten Seitenfläche (15) der Erhebung anliegt, wobei der Druckkanal (11) in den Raum (16) zwischen den Lippen des einen Fortsatzes mündet und ein weiterer zur anderen Stirnfläche des Kolbens (1) offener gleichartiger Kanal vorhanden ist, der in den Raum zwischen den Lippen des anderen Fortsatzes mündet.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (15) der umlaufenden Erhebung (10) schräg verlaufen.