DE3529422A1 - Dichtung fuer pneumatische, hydraulische oder hydropneumatische aggregate - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für pneumatische, hydrauli­ sche oder hydropneumatische Aggregate gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zur Abdichtung eines axial beweglichen Bauteils, beispielsweise einer Kolbenstange, ist es bekannt, sog. O-Ringe zu verwenden. Üblicherweise wird zur Aufnahme des O-Ringes eine Aufnahmenut vorgesehen, wobei der O-Ring ein gewisses Spiel in axialer Rich­ tung in der Aufnahmenut aufweist. Dementsprechend rollt auch die Dichtlinie am Umfang des O-Ringes bei axialer Bewegung des abzu­ dichtenden Bauteils ab. Insbesondere bei solchen Einbaufällen, bei denen der O-Ring beispielsweise am Innendurchmesser eine dynamische Dichtung und am Außendurchmesser eine statische Ab­ dichtung bildet, z. B. dynamische Kolbenstangendichtung und statische Abdichtung gegenüber der Zylinderinnenwand, ist eine relativ große Schnurstärke des O-Ringes erforderlich, so daß sich dadurch bei der dynamischen Abdichtung hohe Reibungs- und Losbrechkräfte nicht vermeiden lassen. Bedingt durch die Roll­ bewegung des O-Ringes rollt nicht nur die Dichtlinie am Umfang des O-Ringes ab, sondern es entsteht auch eine Art Pumpenwirkung, bei welcher das unter Druck stehende Medium bei Bewegungsrich­ tungs-Umkehr nach außen gefördert wird.

Auch die bekannten, im Schnitt rechteckförmig oder X-förmig aus­ gebildeten Dichtungsringe, welche mit zwei Dichtlippen an dem abzudichtenden Bauteil anliegen, bewirken beispielsweise bei der Axialbewegung einer abzudichtenden Kolbenstange ein Kippen, wobei die eine Dichtlippe entlastet und die andere Dichtlippe stärker angepreßt wird. Bedingt durch diese Kippbewegung besteht die Gefahr, daß in den von den Dichtlippen begrenzten Zwischen­ raum das unter Druck stehende Medium eindringt und somit bei Be­ wegungsumkehr nach außen gefördert wird.

Eine aus mehreren Dichtscheiben bestehende Dichtungspackung ist durch die DE-AS 19 50 381 bekannt. Eine solche Dichtungspackung bildet eine sehr große Dichtfläche mit der Kolbenstange, da je­ de Dichtscheibe über die gesamte axiale Erstreckung an der Kol­ benstange anliegt. Zwischen den Dichtscheiben sind Stützscheiben vorgesehen, welche gegenüber der dynamischen Dichtfläche ein radiales Spiel aufweisen, wodurch die Dichtscheiben um die in­ neren Kanten der Stützscheiben verkippbar und druckabhängig an der abzudichtenden Fläche klemmend andrückbar sind. Eine solche Abdichtungsanordnung weist infolge der großen Dichtfläche eine unerwünscht hohe Reibungskraft zwischen der Dichtung und dem ab­ zudichtenden beweglichen Bauteil auf. Außerdem sind die Los­ brechkräfte - stick-slip-Effekt - sehr hoch, so daß beispiels­ weise bei Gasfedern oder Schwingungsdämpfern die Ausschub- bzw. Dämpfkräfte unkontrollierbar beeinflußt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine im Aufbau und in der Montage einfache und preiswerte Dichtung zu schaf­ fen, die eine einwandfreie Dichtwirkung ohne Pumpwirkung bei ge­ ringer Reibung und geringen Losbrechkräften gewährleistet, die sowohl als statische und dynamische Dichtung verwendbar ist und größere radiale Abstände zwischen zwei Dichtstellen zu über­ brücken vermag.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die an den abzudichtenden Bauteilen anliegende Dichtkante der axial eingespannten Dichtscheibe bezüglich der Scheibendicke in der Mitte angeordnet ist. Durch diese Dichtkantenanordnung wird diese sehr gut von der Grundscheibe abgestützt und weicht des­ halb auch bei hohen Drücken nicht aus, so daß eine Pumpenwirkung vermieden wird. Infolge der von einer solchen Dichtung gebilde­ ten Dichtlinie mit geringer Dichtfläche werden geringe Reibungs- und Losbrechkräfte gewährleistet. Die Dichtung selbst ist sehr einfach im Aufbau und in der Montage und sowohl als statische und dynamische Dichtung verwendbar und gestattet es zudem, größere radiale Abstände zwischen zwei Dichtstellen, z. B. einer dynamischen und einer statischen Dichtstelle, zu überbrücken.

Eine sehr vorteilhafte Ausführungsform wird entsprechend einem Merkmal der Erfindung dadurch erhalten, daß die Dichtkante durch eine etwa halbkreisförmige Kontur mit dem Scheibengrundkörper gebildet ist. Dies gestattet sowohl eine einfache Herstellung und eine problemlose Montage und hat den Vorteil, daß die Dicht­ kante optimal zum Scheibengrundkörper abgestützt wird und somit eine eindeutige Lage der Dichtlinie auch bei sehr hohen Drücken gewährleistet ist.

Da die zu überwindende Reibungskraft bei einer von einer solchen Dichtscheibe gebildeten dynamischen Dichtung ziemlich genau de­ finierbar ist, kann erfindungsgemäß durch die Hintereinanderan­ ordnung mehrerer Dichtscheiben in axialer Richtung eine vorbe­ stimmte gewünschte Reibungskraft zwischen den relativ zueinander beweglichen Bauteilen gezielt aufgebaut werden, da sich die Rei­ bung je Dichtscheibe addiert.

Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform wird merkmalsge­ mäß dadurch erhalten, daß ein- oder beidseitig zu den mittleren Dichtscheiben elastische Stützscheiben angeordnet sind, die sich von den Dichtscheiben lediglich durch geringe Vorspannung an der Dichtkante unterscheiden und als Abstreifscheiben wirksam sind. Durch diese einfache Kombination der Dichtscheiben mit den Stützscheiben werden durch die Stützscheiben Verunreinigungen von der eigentlichen Dichtfläche ferngehalten und dadurch eine hohe Funktionssicherheit der Dichtung über einen langen Zeitraum geschaffen.

Zur Schaffung einer leichteren radialen Beweglichkeit der Dicht­ scheiben zueinander wird entsprechend der Erfindung jede Dicht­ scheibe auf mindestens einer Stirnseite mit einer Vertiefung versehen, welche der Aufnahme von Schmiermittel dient. Erfin­ dungsgemäß wird diese Vertiefung auf einfache Weise durch min­ destens eine umlaufende Nut gebildet.

Die Ausbildung der Dichtkante am Innendurchmesser sowie am Außendurchmesser der Dichtscheibe ermöglicht es, mit einer Dichtscheibe entsprechend den Einsatzbedingungen entweder die dynamische Abdichtung am Innendurchmesser und die statische Ab­ dichtung am Außendurchmesser oder umgekehrt vorzusehen. Dement­ sprechend eignen sich derartige Dichtscheiben sowohl zur Verwen­ dung als Kolbenstangendichtung oder als Kolbendichtung. Des wei­ teren ist ohne weiteres eine Anwendung als Ventilstiftdichtung eines Blockierventils einer blockierbaren Gasfeder möglich. Im letzteren Fall ist besonders von Vorteil, daß die Dichtkante in jedem Betriebszustand eine genau definierte Stellung einnimmt, so daß die Hubbewegung des Blockierventils zwischen offen und geschlossen sehr klein gehalten werden können, was bei einer Ab­ dichtung mittels eines O-Ringes infolge des Abrollens dieses O- Ringes nicht gegeben ist.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Gasfeder mit einer als Dichtscheibe ausgebildeten Kolbenstangendichtung im Längsschnitt;

Fig. 2 die Dichtscheibe in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 eine durch mehrere axial hintereinander angeordnete Dichtscheiben gebildete Kolbenstangendichtung;

Fig. 4 eine Ausführungsform einer Kolbenstangendichtung, wobei die Dichtscheibe zwischen elastischen Stützscheiben ange­ ordnet ist;

Fig. 5 die Dichtungsanordnung nach Fig. 4 in vergrößerter Dar­ stellung;

Fig. 6 den Bereich des Kolbens einer stufenlos blockierbaren Gasfeder.

Als Beispiel für pneumatische, hydraulische oder hydropneumati­ sche Aggregate wird in Fig. 1 eine Gasfeder 1 gezeigt, welche einen Zylinder 2 aufweist, in welchem mittels einer Kolbenstan­ genführung 7 eine Kolbenstange 4 geführt und durch eine von einer Dichtscheibe 9 gebildeten Kolbenstangendichtung nach außen abgedichtet ist. Im Inneren des Zylinders 2 befindet sich ein unter hohem Druck stehendes Fluid, bestehend aus einer Gas- und Flüssigkeitsfüllung, welches von einem mit Durchlaßöffnungen versehenen Kolben 3, der mit der Kolbenstange 4 fest verbunden ist, in den Arbeitsraum 5 unterhalb des Kolbens und den Arbeits­ raum 6 oberhalb des Kolbens unterteilt wird. Die Dichtscheibe 9 ist dabei zwischen einer inneren Stirnfläche der Kolbenstangen­ führung 7 und einer starren Abstützscheibe 8 eingespannt.

In Fig. 2 ist die Dichtscheibe 9 vergrößert dargestellt. Diese besteht aus dem Scheibengrundkörper 10, der inneren Dichtkante 11 und der äußeren Dichtkante 12. In dieser Schnittdarstellung ist deutlich, daß sowohl die innere Dichtkante 11 als auch die äußere Dichtkante 12 durch eine halbkreisförmige Kontur 13 ge­ bildet wird, dessen Radius der halben Dicke des Scheibengrund­ körpers 10 entspricht. Zur Aufnahme von Schmiermittel ist an einer Stirnseite des Scheibengrundkörpers 10 eine umlaufende Nut 14 vorgesehen.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß mehrere axial hintereinander angeordnete Dichtscheiben zur Abdichtung der Kolbenstange 4 im Zylinder 2 angeordnet sind. Diese Dichtscheiben 9 werden hierbei wiederum einerseits durch die innere Stirnfläche der Kolbenstan­ genführung 7 und die starre Abstützscheibe 8 eingespannt. Eine derartige Ausführungsform wird insbesondere dann gewählt, wenn eine höhere Reibungskraft zwischen den relativ zueinander beweg­ lichen Teilen gewünscht wird. Da die zu überwindende Reibungs­ kraft einer derartigen Dichtscheibe 9 ziemlich genau definierbar ist, kann durch Hintereinanderschalten mehrerer solcher Dicht­ scheiben l9 die gewünschte Reibungskraft gezielt aufgebaut werden, da sich die Reibung je Ring addiert.

In den Fig. 4 und 5 ist eine Abdichtung für die Kobenstange 4 gezeigt, die aus einer zwischen elastischen Stützscheiben 15 angeordneten Dichtscheibe 9 besteht. Auch diese Dichtungseinheit ist zwischen der inneren Stirnfläche der Kolbenstangenführung 7 und der starren Abstützscheibe 8 eingespannt. Wie insbesondere Fig. 5 zeigt, unterscheidet sich die Dichtscheibe 9 von den elastischen Stützscheiben 15 im wesentlichen durch unterschied­ liche Durchmesser. Die elastischen Stützscheiben 15 haben hier vorwiegend die Aufgabe, Schmutz- oder Abriebteilchen von der Dichtfläche fernzuhalten und wirken dementsprechend nur als Ab­ streifringe ohne wesentliche Dichtfunktion.

In Fig. 6 ist der Kolben einer stufenlos blockierbaren Gasfeder gezeigt, der abdichtend auf der Innenwand des Zylinders 2 geführt ist und den Innenraum des Zylinders 2 in die Arbeitsräu­ me 5 und 6 unterteilt. Zur Änderung des Ausschubweges der Kol­ benstange 4 aus dem Zylinder 2 ist ein einen Ventilstift 17 auf­ weisendes Blockierventil vorgesehen, welches über den in der Kolbenstange 4 nach außen geführten Betätigungsstößel 19 axial verschiebbar ist und einen Durchlaßquerschnitt 18 zwischen den Arbeitsräumen 5 und 6 freigibt bzw. absperrt. Zur Abdichtung des Betätigungsstößels 17 sind Dichtscheiben 16 vorgesehen, die im Aufbau den in den Fig. 1 bis 5 beschriebenen Dichtscheiben 9 entsprechen. Die untere Dichtscheibe 16 öffnet beim Einschieben des Ventilstiftes 17, wenn diese über dem mit geringem Durch­ messer versehenen Ventilstiftabschnitt liegt. Durch die sehr ge­ nau definierte Lage der Dichtfläche zwischen der unteren einge­ spannten Dichtscheibe 16 und dem Ventilstift 17 kann die axiale Bewegung des Ventilstiftes 17 gegenüber einer Ausführung mit O- Ring-Abdichtung verringert werden, so daß außerdem die Öffnung des Ventils immer in derselben Lage des Ventilstößels erfolgt.

Claims (6)

1. Dichtung für pneumatische, hydraulische oder hydropneumati­ sche Aggregate, welche einen Zylinder und einen mit einer Kolbenstange verbundenen Kolben aufweisen, wobei der Zylin­ der mit einem unter Druck stehenden Medium gefüllt und der Zylinderinnenraum vom Kolben in zwei Arbeitsräume unter­ teilt ist, welcher über Durchlaßöffnungen oder gegebenenfalls über eine abdichtend verschließbare Ventileinrichtung mit­ einander verbindbar sind, während die axial bewegliche Kol­ benstange am zylinderaustrittsseitigen Ende geführt und nach außen abgedichtet ist und die Dichtung für die Kolbenstange bzw. den Kolben oder die abdichtend verschließbare Ventil­ einrichtung durch mindestens eine zwischen Stützflächen axial eingespannte elastische Dichtscheibe erfolgt, die mit dem abzudichtenden Teil mindestens eine in Umfangsrichtung verlaufende Dichtfläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die an den abzudichtenden Bauteilen anliegende Dichtkante (11, 12) der axial eingespannten Dichtscheibe (9, 16) be­ züglich der Scheibendicke in der Mitte angeordnet ist.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkante (11, 12) durch eine etwa halbkreisförmige Kontur (13) gebildet ist, deren Radius etwa der halben Dicke des Scheibengrundkörpers (10) entspricht.

3. Dichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ nete, daß mehrere Dichtscheiben (9) in axialer Richtung hin­ tereinander angeordnet sind.

4. Dichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß ein- oder beidseitig zu den mittleren Dichtscheiben (9) elastische Stützscheiben (15) angeordnet sind, die sich von den Dichtscheiben (9) lediglich durch geringere Vorspan­ nung an der Dichtkante unterscheiden und als Abstreifschei­ ben wirksam sind.

5. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß jede Dichtscheibe (9, 16) auf mindestens einer Stirnseite mit einer Vertiefung versehen ist, welche zur Aufnahme von Schmiermittel dient.

6. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vertiefung durch eine umlaufende Nut (14) ge­ bildet ist.