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Gleit - und / oder Gegenring einer Gleitringdichtung.
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Die Erfindung betrifft einen Gleit - und / oder Gegenring einer Gleitringdichtung,
insbesondere zum Einsatz unter relativ hohen Drücken, mit einer zur Aufnahme wenigstens
eines elastischen Rollkörpers bestimmten kegeligen Umfangsfläche, wobei sich der
Rollkörper im Einbauzustand zwischen der kegeligen Umfangsfläche und einer ebenfalls
kegeligen korrespondierenden Umfangsfläche eines den Gleit - und / oder Gegenring
aufnehmenden Maschinen - beziehungsweise Gehäuseteiles erstreckt.
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Durch das deutsche Gebrauchsmuster 6.607.175 ist unter anderem eine
Gleitringdichtung der angesprochenen Gattung bekannt. Sie besteht aus zwei geometrisch
gleichen Gleitrngen mit etwa L - förmigem Querschnittsprofil. Im Bereich ih'ver
äußeren Umfangsfläche sind die Gleitringe zur Aufnahme eines elastischen Rollkörpers
kegelig geformt. Im Einbauzustand der Gleitringdichtung erstrecken sich die elastischen
Rollkörper im wesentlichen unter radialer Vorspannung zwischen den angesprochenen
kegeligen Umfangsflächen und korrespondierenden, ebenfalls kegeligen Umfangsflächen
zweier Stützringe, die in jeweils einer Aufnahmebohrung eines zugehörigen Maschinenteiles
angeordnet sind. Infolge der kegelig geformten Flächenpartien werden die Gleitringe
durch die im Einbauzustand vorgespannten Rollringe axial gegeneinander gedrückt.
Die Dichtflächen der Gleitringe liegen dabei lediglich im radial äußeren Stirnflächenbereich
aneinander und sind zum inneren Stirnflächenbereich hin konisch abfallend ausgebildet.
In diesem konischen Teil sammelt sich das Schmiermittel, um eine möglichst dauerhafte
Schmierung im Dichtflächenbereich sicherzustellen.
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Gleitringdichtungen der angesprochenen Gattung - auch als Laufwerkdichtung
bekannt - können, bedingt durch ihre Bauweise, lediglich zur Abdichtung in solchen
Systemen verwendet werden, wo der maximal im Medium auftretende Druck eine gewisse
Höhe ( ca. 10 bar ) nicht überschreitet. Die elastischen Rollkörper bilden bei Druckbeaufschlagung
der Dichtung die Schwachstelle der gesamten Dichtung, da diese zum einen durch die
einwirkenden, zum Beispiel hydraulischen Kräfte aus ihrer ursprünglichen und für
die Dichtfunktion entscheidenden Position gedrückt werden. Zum anderen werden die
Gleitringe in Schließrichtung zusätzlich hydraulisch über die höchst zulässige spezifische
Flächenpressung belastet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitring dichtung
der angesprochenen Gattung dahingehend zu verbessern, daß sie zum einen universell
sowohl bei geringen als auch bei hohen Mediumsdrücken einsetzbar ist und sich zum
anderen der Gleit - und / oder Gegenring im DichtClächenbereich entsprechend den
maximal auftretenden Drücken neutral verhält.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich zwischen
dem Gleit - und / oder Gegenring und dem korrespondierenden Maschinen - beziehungsweise
Gehäuseteil medienseitig, also auf der Seite des höheren Druckes, mindestens eine
weitere Sekundärdichtstelle befindet. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß das
teilweise unter sehr hohem Druck stehende Medium den Rollkörper in seiner Wirkungsweise
nicht beeinflußt.
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Vorzugsweise befindet sich die Sekundärdichtstelle in dem der Dichtfläche
zugewandten, im wesentlichen zylindrischen Utnfangsbereich des Gleit - und / oder
Gegenringes. Durch die Ausbildung der Sekundärdichtstelle in diesem Bereich können
bevorzugt unter Druck stehende Medien, die radial von außen auf den Gleit - und
/ oder Gegenring einwirken, wirkungsvoll abgedichtet werden.
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Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß befindet sich die Sekundärdichtstelle
im der Dichtfläche abgewandten, im wesentlichen zylindrischen Umfangsbereich des
Gleit - und / oder Gegenringes. Hiermit können bevorzugt Medien, die radial von
innen auf das System einwirken, abgedichtet werden. Je nach Anwendungsfall kann
es sinnvoll sein, die Sekundärdichtstelle im kegeligen oder einem anderen Bereich
des Gleit - und / oder Gegenringes vorzusehen.
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Die Sekundärdichtstelle kann durch einen 0 - Ring gebildet werden,
der vorzugsweise in einer umlaufenden Nut im zylindrischen oder einem anderen Bereich
des Gleit - und / oder Gegenringes angeordnet ist. Natürlich besteht in diesem Rahmen
auch die Möglichkeit, nicht den Gleit - und / oder Gegenring mit einer umlaufenden
Nut zu versehen, sondern den 0 - Ring in einer Nut des korrespondierenden Maschinen
- beziehungsweise Gehäuseteiles anzuordnen. Die Wirkungsweise des oder der Rollkörper
würde dadurch nicht beeinträchtigt werden.
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Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß besteht die Möglichkeit,
den zylindrischen Teil des Gleit - und / oder Gegenringes axial zu verlängern und
in diesem Bereich eine Abstufung vorzusehen, welche den 0 - Ring dann aufnimmt.
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Vorzugsweise wirkt mit dem 0 - Ring ein metallischer Stützring zusammen,
der auf der dem Rollkörper zugewandten Seite des 0 - Ringes angeordnet ist. Aus
fertigungstechnischen Gründen ist es, bedingt durch die Kontur des Gleit - und /
oder Gegenringes, relativ schwierig, die im wesentlichen zylindrischen Bereiche,
die mit der Sekundrdichtstelle versehen sind, in engen Toleranzen zu bearbeiten
Um nun zu vermeiden, daß sich infolge von Druckeinwirkung der O - Ring in den radialen
Spalt zwischen der zylindrischen Fläche des Gleit - und / oder Gegenringes und der
korrespondierenden Umfangsfläche des Maschinen - beziehungsweise Gehäuseteiles quetscht
und so die Wirkungsweise der ganzen Dichtung in Frage stellt, wird vorgeschlagen,
in Abhängig keit von der Aufnahmebohrung einen relativ genau bearbeitbaren Stützring
zu verwenden. Dieser ist beim Einsatz in einer umiaufenden Nut vorzugsweise an einer
Stelle seines Umfanges aufgeschnitten und gegebenenfalls radial selbstspannend ausgebildet,
um ihn so leicht montieren zu können.
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Es besteht weiterhin die Moglichkeit9 die Sekundärdichtstelle aus
einem umlaufenden Gummiwulst zu bilden, der mit dem Gleit - und / oder Gegenring
verbindbar ist, zum Beispiel durch Aufstecken, Ankleben oder Anvulkarlisieren. Der
Wulst ist vorzugsweise als axialer Fortsatz des Gleit - und / oder Gegenringes ausgebildet
und erfüllt die gleichen Bedingungen wie ein 0 - Ring. Die Art der Sekundärdichtstelle,
ob sie nun durch einen 0 - Ring, einen Wulst oder durch andere Gummi körper gebildet
ist, sollte von den jeweiligen konstruktiven Gegebenheiten der Aufnahmeteile für
die Gleit -und / oder Gegenringe abhängig gemacht werden.
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Um ferner zu vermeiden, daß durch den anstehenden Druck im
System
der Gleit - und / oder Gegenring durch das Medium in Schließrichtung belastet und
je nach Druckhöhe über die maximal zulässige spezifische Flächenpressung im Dichtflächenbereich
beansprucht wird, wird vorgeschlagen, daß der relativ schmale Dichtbereich in Abhängigkeit
von dem im Medium maximal auftretenden Druck verlagerbar ist, d. h. daß der verbleibende,
nicht an der Abdichtung beteiligte Spalt mit steigendem Druck abnimmt. Bei höheren
Drücken, die insbesondere radial von innen auf das jeweilige System einwirken, kann
der Dichtflächenbereich in Kenntnis des maximal auftretenden Druckes bei der Herstellung
der Dichtung so ausgelegt werden, daß sich die zum Beispiel hydraulisch beaufschlagten
Flächen neutral verhalten, das heißt es verbleiben keine axialen Kraftkomponenten,
die bestrebt sind, den Dichtflächenbereich zu öffnen und die Gleitringdichtung somit
undicht zu machen. Eine bevorzugte Ausbildung des Dichtflächenbereiches bei Gleit
- und / oder Gegenringen ist darin zu sehen, daß dieser Bereich etwa in Höhe der
halben radialen Wandstärke angeordnet ist.
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Ein weiterer interessanter Anwendungsfall derartiger Dichtungen ist
darin zu sehen, daß teilweise in Systemen Drücke auftreten, die über den maximal
errechneten beziehungsweise bekannten liegen und somit die Gefahr besteht, daß die
Gleitringdichtung beschädigt oder gar zerstört werden kann.
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In diesem Fall wirkt das für einen bestimmten Maximaldruck ausgelegte
und sowohl statisch als auch dynamisch bestimmte System im Dichtflächenbereich wie
ein Oberdruckventil, d. h.
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die Gleitringdichtung wird lediglich kurzfristig undicht, indem sie
im Dichtflächenbereich öffnet, und nimnt ihre volle Dichtwirkung nach Absinken des
Systemdruckes unter den maximal zulässigen Druck wieder auf.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher beschrieben. Es zeigen Figuren 1 bis 6 Druckentlastete Gleit - und / oder
Gegenringe in verschiedenen Ausführungsformen.
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Figur 1 zeigt eine Gleitringdichtung 1, die in Aufnahmebohrungen 2,3
eines nicht weiter dargestellten Hydromotors 4 eingebaut ist. Die Gleitringdichtung
s besteht aus zwei geometrisch gleichen Gleitringen 5,6 ( oder Gleitring 5 und Gegenring
6 ). Diese weisen ein etwa L - förmiges Querschnittsprofil auf und sind im Bereich
ihrer äußeren Umfangsfläche 7,8 kegelig geformt. Die die Gleitringe 5,6 aufnehmenden
Bohrungen 2,3 sind in einem Teilbereich 9,10 ebenfalls kegelig gearbeitet. Radial
zwischen den kegeligen Flächen 7,9 und 8,10 erstreckt sich unter Vorspannung jeweils
ein elastischer Rollkörper 11,12. Die den Rollkörpern 11,12 aufgezwungene Spannung
bewirkt, daß die Gleitringe 5,6 axial gegeneinander gedrückt werden, und zwar, wie
es bei dieser Art Gleitringdichtung üblich ist, in einem relativ schmalen radialen
Bereich 13. Das abzudichtende System 4 steht unter einem Mediumsdruck von zum Beispiel
30 bar, der radial von innen aus die Gleitring dichtung 1 einwirkt. Um zu vermeiden,
daß durch den anstehenden Druck die Gleitringe 5,6 hydraulisch in Schließrichtung
belastet und je nach Druckhöhe über die maximal zulässige spezifische Flächenpressung
im DichtClächenbereich 13 beansprucht werden, sind die Dichtflächen 14,15 radial
so verlagert ( in Richtung auf das abzudichtende Medium ), daß sich die beaufschlagten
Flächen hydraulisch neutral verhalten. Um weiterhin zu vermeiden, daß bei Druckbeaufschlagung
die Rollkörper 11,12 axial verschoben
oder gar zerstört werden,
und somit die Wirkungsweise der gesamten Gleitringdichtung 1 in Frage gestellt wäre,
sind die beiden Gleitringe 5,6 mit jeweils einer Sekundärdichtstelle versehen. Dazu
sind die Axialschenkel 16,17 der Gleitringe 5,6 axial verlängert und in ihren Endbereichen
mit jeweils einer Abstufung 18,19 versehen. Die Sekundärdichtstelle ist durch 0
- Ringe 20,21 und Stützringe 22,23 gebildet, welche beide 20,22 und 21,23 auf den
abgestuften Teilen 18,19 angeordnet sind. Aus fertigungstechnischen Gründen kann
der zylindrische Teil 24 nicht sehr genau bearbeitet werden, so daß es vorkommen
kann, daß der radiale Spalt zwischen der zylindrischen Fläche 24 und und den in
diesem Bereich ebenfalls zylindrisch geformten Aufnahmebohrungen 2,3 so groß wird,
daß das unter Druck stehende Medium die 0 - Ringe 20,21 in diesen Spalt drückt und
somit die Funktion der Gleitringdichtung 1 beeinträchtigt.
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Um dies zu vermeiden, ist der jeweilige Stützring 22,23 den jeweiligen
Aufnahmebohrungen 2,3 entsprechend genau bearbeitet und wird anschließend auf der
den Dichtkörpern 11,12 zugewandten Seite der 0 - Ringe 20,21 angeordnet.
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In Figur 2 ist eine Gleitringdichtung 25 abgebildet, die ebenfalls
aus zwei geometrisch gleichen Gleitringen 26,27 ( oder Gleitring 26 und Gegenring
27 ) besteht. ähnlich wie bei der in Figur 1 beschriebenen Gleitringdichtung 1 erstreckt
sich zwischen der kegeligen Umfangsfläche 28 der Gleitringe 26,27 und der ebenfalls
kegeligen Umfangsfläche 29 eines nicht weiter dargestellten Hydropumpen -Gehäuses
30 ein elastischer Rollkörper 31. Das unter einem Druck von zum Beispiel 40 bar
stehende hydraulische Medium beaufschlagt die Gleitringdichtung in diesem Fall radial
von außen. Um den Rollkörper 31 vor axialem Verschieben
oder vor
Zerstörung durch das unter Druck stehende Medium zu bewahren, ist der der Dichtfläche
32 zugewandte zylindrische Teil 33 des Gleit - 26 und / oder Gegenringes 27 axial
verstärkt ausgebildet. In diesem zylindrischen Teil 33 ist eine umlaufende Nut 34
eingebracht, die einen 0 -Ring 35 und einen Stützring 36 aufnimmt. Letzterer ist
an einer Stelle seines Umfanges aufgeschnitten, damit er in die Nut 34 eingesetzt
werden kann.
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Figur 3 zeigt eine Gleitringdichtung 37, bei welcher der Gleitring
38 ähnlich dem Gleitring 5 in Figur 1 geformt ist. Im zylindrischen Bereich 39 des
Axialschenkels 40 ist eine umlaufende Nut 41 eingestochen, die einen an einer Stelle
seines Umfanges aufgeschnittenen und radial selbstspannenden Stützring 42 aufnimmt.
Axial vor dem Stützring 42 ist ein 0 - Ring 43 auf dem zylindrischen Teil 39 vorgesehen,
der ähnlich den bereits beschriebenen 0 -Ringen wirkt.
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Figur 4 ist ähnlich Figur 3 zu sehen. Der hier abgebildete Gleitring
44 ist in seinem der Dichtfläche 45 abgewandten Bereich 46 mit einem umlaufenden
Gummiwulst 47 versehen der fest mit dem Gleitring 44, zum Beispiel durch Vulkanistation,
verbunden ist und axial an einer korrespondierenden Gehäusewand 48 dichtend anliegt.
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In Figur 5 ist ein Gleitring 49 ähnlich dem in Figur 1 abgebildeten
dargestellt, der gegen ein Pumpenrad 50 läuft. In seinem der Dichtfläche 51 abgewandten
zylindrischen Bereich 52 ist der Gleitring 49 abgestuft 53 ausgebildet. Im Bereich
der Abstufung 53 ist ein Gummiring 54 angeordnet, der sich zwischen der Fläche 53
und einer korrespondierenden Umfangs-
fläche 62 eines nicht weiter
dargestellten Pumpengehauses 63 erstreckt. Axial an dem Gummiring 54 ist eine Dichtlippe
64 angeformt, die mit einem Radialschenkel 65 des Gehäuses 63 zusammenwirt.
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Figur 6 zeigt eine Gleitringdichtung 55 ähnlich der in Figur 2 dargestellten.
Der Gleit - 56 und / oder Gegenring 57 wird im Dichtflächenbereich 58 zylindrisch
59 ausgebildet.
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In diesem Bereich ist ein Rechteckring 60 in Abhängigkeit von dem
radial von außen auf das System 55 einwirkenden Druck vorgesehen, um den Rollring
61 vor Verschiebung beziehungsweise Zerstörung zu bewahren, wobei der Rechteckring
durch Vulkanisation fest mit dem zylindrischen Bereich 58 verbunden ist. Eine derartige
Variante ist insbesondere bei Systemen einsetzbar, in welchen der Mediumsdruck vorzugsweise
10 bar nicht überschreitet.