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Dichtungsring mit einer Abstreiferlippe
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Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring mit einer der Hochdruckseite
zugewandten Dichtungslippe und einer der Niederdruckseite zugewandten Abstreiferlippe.
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Ein solcher Dichtungsring ist beispielsweise aus der DE-GMS 78 31
1o4 bekannt. Sie werden auch .von der- Anmelderin unter der Bezeichnung "Doppelabstreifer"
vertrieben. Die der Niederdruckseite zugewandte Abstreiferlippe hat den Zweck, an
dem bewegten Maschinenteil, gewöhnlich einer Kolbenstange, anhaftende Verunreinigungen
abzustreifen und von der Dichtung fernzuhalten, damit die Dichtung nicht durch Verunreinigungen
beschädigt oder in ihrer Wirkung beeinträchtigt werden kann. Diese bekannten Dichtungsringe
erfüllen jedoch dann nicht ihre Aufgabe in zufriedenstellender Weise, wenn die Verunreinigungen
relativ harte Krusten bilden oder-Vereisungen auftreten, weil die bekannten Dichtungsringe
aus einem gummielastischen Material bestehen, damit eine einwandfreie Abdichtung
des Mediums auf der Hochdruckseite stattfindet. Ein gummielastisches Material ist
jedoch in der Lage, stark anhaftenden Verunreinigungen auszuweichen, wenn die zum
Abstreifen der Verunreinigungen erforderlichen Kräfte größer sind als die Kräfte,
die zum Abheben der Abstreiferlippe benötigt werden.
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Es ist bereits versucht worden, die Steifigkeit der Abstreiferlippe
dadurch zu erhöhen, daß sie mit einer Eindrehung versehen wird, in welche ein Ring
aus einem im wesentlichen unnachgiebigen Material, insbesondere einem starren Kunststoff,
eingelegt wird. Eine solche Maßnahme ist jedoch nicht befriedigend, weil sie einerseits
einen sehr hohen zusätzlichen Aufwand bei der Herstellung erfordert und andererseits
das
Nachgeben der Abstreiferlippe nicht in ausreichendem Maße verhindern kann0 Außerdem
ist diese Maßnahme bei Dichtungsringen verhältnismäßig kleiner Abmessungen nicht
mögliche Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Dichtungsring
der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß er seine Funktion als Abstreifer
auch unter schwierigen Betriebsbedingungen einwandfrei erfüllt, Diese Aufgabe wird
nach der Erfindung dadurch gelöst, daß er aus zwei in Axialrichtung hintereinander
angeordneten, unlösbar miteinander verbundenen Abschnitten aus unter schiedlichen
Werkstoffen besteht, von denen der eine, die Dichtungslippe umfassende Abschnitt
gummielastische Eigenschaften und der andere, die Abstreiferlippe umfassende Abschnitt
zähelastische Eigenschaften besitzt.
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Durch die Ausbildung des Dichtungsringes aus zwei Abschnitten aus
unterschiedlichen Werkstoffen können sowohl der Dichtungslippe als auch der Abstreiferlippe
optimale Eigenschaften verliehen werden, so daß einerseits eine optimale Abdichtung
und andererseits eine optimale Abstreiferfunktion gewährleistet ist, ohne daß der
Vorteil der Anwendung eines einheitlichen Dichtungsringes verlorengeht. Bei geeigneter
Werkstoffwahl können die beiden Abschnitte miteinander verschweißt werden, so daß
sie ohne Anwendung von Elebemitteln o. dgl eine integrale Einheit bilden.
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Für eine Verschweißung der beiden Abschnitte des Dichtungsringes ist
es besonders günstig, wenn diese Abschnitte aus dem gleichen Grundmaterial bestehen,
dem durch Zusätze oder unterschiedliche Behandlung die gummielastischen bzw.
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zähelastischen Eigenschaften erteilt worden sind. So bestehen bei
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die beiden Abschnitte des Dichtungsringes
aus einem Polyurethan und es ist der zähelastische Abschnitt mit einem Fasermaterial,
insbesondere mit Glasfasern, gefüllt.
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Die Eigenschaften des Dichtungsringes hängen nicht nur von den Werkstoffen
ab, aus denen seine beiden Abschnitte bestehen, sondern sie werden auch in einem
gewissen Maße von der Anordnung und Ausbildung der Grenzfläche zwischen den beiden
Abschnitten beeinflußt. So ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
die Grenzfläche zwischen den beiden Abschnitten gestuft. Eine solche Stufung gibt
die Möglichkeit, die Materialverteilung sowohl auf den Bereich der Dichtungslippen
als auch auf den Bereich des die Dichtungslippen tragenden Ringkörpers optimal zu
verteilen, Darüberhinaus bietet eine Stufung den zusätzlichen Vorteil, daß die Stufe
eine zwangsläufige Zentrierung der beiden Ringe bei ihrer Vereinigung gewährleistet,
so daß bei der Herstellung der Ringe keine zusätzlichen Maßnahmen zu der Zentrierung
der Abschnitte vor der Vereinigung erforderlich sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die dem
bewegten Maschinenteil zugewandten Flächen der Lippen einen stumpfen Winkel einschließen
und die dem
ruhenden Maschinenteil zugewandte Fläche des Ringkörpers
zwei gegeneinander stufenförmig abgesetzte Abschnitte aufweist, schneidet die Grenzfläche
zwischen den beiden Abschnitten die Dichtungslippe nahe dem Scheitel des stumpfen
Winkels und den Ringkörper im Bereich des weiter außen liegenden Flächenabschnittes.
Bei dieser Ausführungsform ist von besonderem Vorteil, daß nicht nur optimale Dichtungs-
und Abstreifeigenschaften erzielt werden, sondern auch die Stufe am Ringkörper im
Bereich des zähelastischen Abschnittes angeordnet ist, so daß der zähelastische
Abschnitt eine besonders einwandfreie Halterung des Dichtungsringes in seiner Nut
gewährleistet und dabei den gummielastischen Abschnitt des Ringkörpers in definierter
Weise zusammendrückt, so daß eine besonders gute Abdichtung des Dichtungsringes
in der Nut gewährleistet ist.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten
Querschnittes durch einen nach der Erfindung ausgebildeten Dichtungsring näher beschrieben
und erläutert.
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Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können
bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in
beliebiger Eombination Anwendung finden.
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Der in der Zeichnung dargestellte Dichtungsring ist zur Abdichtung
von Kolbenstangen bestimmt und weist demgemäß an seiner Innenseite zwei sich im
wesentlichen axial
erstreckende Lippen auf, von denen die eine eine
Dichtungslippe 1 und die andere eine Abstreiferlippe 2 bildet. Die der Kolbenstange
zugewandten Flächen 3 bzw. 4 der Lippen 1 und 2 schließen einen stumpfen Winkel
ein. Der die Lippen 1 und 2 tragende Ringkörper 5 besitzt an seiner Außenfläche
zwei stufenförmig abgesetzte Abschnitte 6 und 7.
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Der radial außen liegende Abschnitt 7 ist bis über die Dichtungslippe
1 hinaus verlangert und noch mit einer an die Stirnfläche 8 anschließenden Wulst
9 versehen. Die bisher beschriebene Ausbildung des Dichtungsringes ist bekannt.
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Erfindungsgemäß besteht der Dichtungsring aus zwei Abschnitten 10
und 11, die an einer Grenzfläche 12 durch Verschweißen unlösbar miteinander verbunden
.sind. Die Grenzfläche 12 ist gestuft, das heißt, daß sie zwei in in Axialrichtung-gegeneinander
versetzten Radialebenen liegende Abschnitte aufweist, die durch einen eine Zylinderf-läche
13 definierenden Abschnitt miteinander verbunden sind.
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Die Grenzfläche 12 ist dabei so angeordnet, das sie einerseits die
Fläche 3 der Dichtungslippe 1 nahe dem Scheitel des-stumpfen. Winkels schneidet,
der von den Flächen 3 und 4 der Dichtungslippe 1 bzw. der Abstreiferlippe 2 gebildet
wird.-Andererseits schneidet die Grenzfläche 12 den radial außen liegenden Flächenabschnitt
7 des Ringkörpers 5.
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Die beiden längs der Grenzfläche 12 miteinander vereinigten Abschnitte
10 und 11 des Dichtungsringes bestehen aus verschiedenen Werkstoffen, wenn auch
bei dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel diese Werkstoffe aus
dem gleichen Grundmaterial, nämlich einem Polyurethan, bestehen.
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Das den Abschnitt 11 mit der Dichtungslippe 1 bildende Polyurethan
ist so eingestellt, daß es für die Abdichtung optimale, gummielastische Eigenschaften
besitzt. Dagegen ist das den Abschnitt 10 mit der Abstreiferlippe 2 bildende Polyurethan
in der Weise mit Glasfasern gefüllt, daß dieser Abschnitt 10 zähelastische Eigenschaften
erhält, die zwar ein Anliegen unter Spannung an der Oberfläche der Kolbenstangen
gewährleisten, zugleich aber der Abstreiferlippe 2 eine ausreichend hohe Steifigkeit
verleihen, um auch durch Verkrustungen oder Vereisungen gebildete Verunreinigungen
mit Sicherheit von der Kolbenstange zu entfernen und damit von der Dichtlippe 1
fernzuhalten.
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Da sich der Abschnitt 10 aus dem zähelastischen Material über die
Stufe an der Außenseite des Ringkörpers 5 hinweg bis in den radial außen liegenden
Abschnitt 7 von dessen Umfangsfläche erstreckt, gewährleistet dieser insbesondere
im Bereich des Ringkörpers 5 kaum noch verformbare Körper einen besonders guten
Sitz des Dichtungsringes in einer entsprechenden Nut des unbewegten Maschinenteiles
unter gleichzeitigem Zusammenpressen des elastischen Abschnittes 11 des Ringes,
so daß ein solcher Ring sowohl in der ihn aufnehmenden Nut besonders sicher gehalten
als auch besonders gut abgedichtet ist.
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Die Verwendung einer Stufe in der Grenzfläche 12 ermöglicht eine optimale
Verteilung der unterschiedlichen-Werkstoffe sowohl im Bereich der Dicht- und Abstreiferlippen
als auch im Bereich des Ringkörpers, wobei zusätzlich der axial verlaufende Abschnitt
13 der Grenzfläche eine genaue Zentrierung der beiden Abschnitte 10 und 11 des Dichtungsringes
bei ihrer Vereinigung gewährleistet.
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Dabei versteht es sich, daß der-radial-verlaufende Abschnitt der Grenzfläche
auch auf einer Kegelfläche anstatt einer Zylinderfläche liegen könnte. Die Verwendung
gleicher Grundwerkstoffe, die für die beiden Abschnitte 10 und 11 des Dichtungsringes
auf unterschiedliche Elastizitätseigenschaften eingestellt sind, ist für die Vereinigung
der beiden Abschnitte, insbesondere für ein Verschweißen, besonders günstig.
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Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt ist. Grundsätzlich kann ein Dichtungsring nach der Erfindung j-ede beliebige
Querschnittsform aufweisen, sofern er nur getrennte Dichtungs- und Abstreiferlippen
aufweist, die Bestandteil von Abschnitten des Dichtungsringes aus unterschiedlichen
Werkstoffen sind. Dementsprechend kann auch die Grenzfläche zwischen den beiden
Abschnitten einen anderen Verlauf haben. Beispielsweise kann diese Grenzfläche ohne
Stufe in einer Radialebene oder auch auf einer Kegelfläche liegen.
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Andererseits ist auch vorstellbar, daß bei anderen Ausführungsformen
mehrfach gestufte Flächen besonders zweckmäßig sind. Endlich besteht auch die Möglichkeit,
die
Werkstoffe aus der Vielfalt der in der Dichtungstechnik üblichen
Werkstoffe auszuwählen und in der Weise zu kombinieren, wie es einerseits zur Erzielung
optimaler Eigenschaften des Dichtungsringes als auch bezüglich der Herstellung eines
solchen Dichtungsringes besonders zweckmäßig ist Endlich kann der Dichtungsring
auch zur Aufnahme in der Nut einer Kolbenstange mit radial außen liegenden Dichtungs-
und Abstreiferlippen ausgebildet werden.
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