DE3606886C2 - Seal for hydraulic pistons and piston rods - Google Patents

Seal for hydraulic pistons and piston rods

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    • F16J15/3208—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip provided with tension elements, e.g. elastic rings
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Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für hydraulische Kolben und Kolbenstangen mit einem Dichtring aus zähelastischem Kunst­ stoff zwischen einem ruhenden, eine Ringnut aufweisenden und einem dazu in axialer Richtung relativ beweglichen, zylindri­ schen Maschinenteil und mindestens einem, den Dichtring radial spannenden, sowie gegenüber der Ringnut und dem Dichtring ab­ dichtenden, gummielastischen Spannring, wobei die dem beweg­ lichen Maschinenteil zugewandte Oberfläche des Dichtrings eine durch zwei aneinandergrenzende Kegelflächen gebildete Dicht­ kante aufweist.The invention relates to a seal for hydraulic pistons and piston rods with a sealing ring made of tough elastic art fabric between a resting one with an annular groove and a cylinder movable relative to it in the axial direction machine part and at least one, the sealing ring radially exciting, as well as opposite the ring groove and the sealing ring sealing, rubber-elastic clamping ring, the moving Lichen machine part facing surface of the sealing ring seal formed by two adjacent conical surfaces edge.

Eine derartige Dichtungsanordnung ist durch die DE-32 25 906 bekannt geworden.Such a sealing arrangement is through DE-32 25 906 known.

Die Dichtkante des Dichtrings der bekannten Dichtungsanordnung weist im ungespannten Zustand des Dichtringes eine Überdeckung gegenüber der zylindrischen Oberfläche des beweglichen Maschi­ nenteils auf, so daß während der Montage beim erstmaligen Über­ streifen des Dichtrings über die zylindrische Oberfläche sich die Dichtkante des Dichtrings infolge Druckspannung zu einer schmalen, zylindrischen Berührzone verformt. Wegen der funkti­ onell entscheidenden Bedeutung der Dichtkante werden solche Hydraulikdichtungen auch als "Dichtkantenringe" bezeichnet.The sealing edge of the sealing ring of the known sealing arrangement has an overlap in the unclamped state of the sealing ring opposite the cylindrical surface of the movable machine partly on, so that during assembly when first moving over strip the sealing ring over the cylindrical surface the sealing edge of the sealing ring as a result of compressive stress narrow, cylindrical contact zone deformed. Because of the functi onell decisive importance of the sealing edge become such Hydraulic seals also called "sealing edge rings".

Die der Niederdruckseite zugewandte Kegelfläche des Dichtrings bildet mit dem zylindrischen Maschinenteil einen Keilspalt mit einem kleinen Öffnungswinkel, während die der Hochdruckseite zugewandte Kegelfläche einen sich mit steilem Winkel öffnenden Keilspalt bildet. Dichtkantenringe, die die genannten Merkmale aufweisen, entsprechen dem Stand der Technik.The conical surface of the sealing ring facing the low pressure side forms a wedge gap with the cylindrical machine part  a small opening angle, while that of the high pressure side facing cone surface opening at a steep angle Wedge gap forms. Sealing edge rings that have the features mentioned have the state of the art.

Von der Dichtung eines aus einem flüssigkeitsgefüllten Raum in die Umgebung austretenden, hin- und herbewegten, zylindrischen Maschinenteils wird erwartet, daß sieFrom the seal one from a liquid-filled room in cylindrical, emerging, reciprocating Machine part is expected to

  • a) das abzudichtende Fluid beim Ausfahren vom zylindri­ schen Maschinenteil so abstreift, daß auf dessen Oberfläche ein möglichst dünner Schmierfilm zurück­ bleibt,a) the fluid to be sealed when extending from the cylinder stripped machine part so that on its As thin a film of lubricant as possible remains,
  • b) beim Einfahren des zylindrischen Maschinenteils in die flüssigkeitsgefüllten, unter Überdruck stehenden Raum, den auf der Oberfläche haftenden, dünnen Schmierfilm durch hydrodynamische Rückförderwirkung wieder in den abzudichtenden Raum zurückpumpt,b) when retracting the cylindrical machine part in the liquid-filled, pressurized Space, the thin adhering to the surface Lubrication film due to hydrodynamic return flow pumped back into the space to be sealed,
  • c) möglichst wenig Bauraum beansprucht undc) takes up as little space as possible and
  • d) möglichst geringe Reibung und kein Rückgleiten ver­ ursacht.d) as little friction as possible and no sliding back causes.

Im Hinblick auf die Gesamtheit dieser Anforderungen wird gegen­ wärtig mit optimal gestalteten Dichtkantenringen aus verschie­ denen Polytetrafluoräthylen die beste Kompromißlösung erreicht. Dazu muß jedoch in der Regel eine Tandemanordnung mit zwei in getrennten Nuten eingebauten Dichtungen angewendet werden, was hinsichtlich des axialen Bauraums sehr unbefriedigend sein kann. Ein weiterer Nachteil der dem Stand der Technik entspre­ chenden Dichtkantenringe ist, daß insbesondere bei hohem abzu­ dichtenden Druck die Dichtringe sich infolge ungenügender Form­ steifigkeit bleibend verformen, was zu einer wesentlichen Ver­ schlechterung der dynamischen Abdichtwirkung führt.With regard to the totality of these requirements is against hard with optimally designed sealing edge rings made of various which polytetrafluoroethylene achieves the best compromise solution. However, this usually requires a tandem arrangement with two in separate grooves built-in seals can be applied what be very unsatisfactory with regard to the axial installation space can. Another disadvantage of the state of the art  appropriate sealing edge rings is that especially at high ab sealing pressure the sealing rings themselves due to insufficient shape permanently deforming stiffness, which leads to an essential ver deterioration of the dynamic sealing effect leads.

Die nachteiligen Folgen einer ungenügenden Formsteifigkeit des Dichtringes sind:The disadvantageous consequences of insufficient rigidity of the Sealing rings are:

  • 1. Der Keilspalt zwischen Dichtring und zylindrischem Maschinenteil schließt sich schon bei verhältnismäßig kleinem Druck unter Bildung einer hydrodynamisch ungünstigen Flächenpressungverteilung in der Berühr­ fläche zwischen Dichtring und zylindrischem Maschinen­ teil. Insbesondere dann, wenn sich infolge bleibender Verformung eine Flächenpressung einstellt, die vom niederdruckseitigen Ende der Berührfläche her gesehen, unmittelbar am Anfang der Berührfläche steil ansteigt, wird das hydrodynamische Rückfördervermögen beträcht­ lich vermindert. Bei einer optimalen Dichtung soll indessen die Pressung etwa linear von Null bis zu einem in der Nähe des hochdruckseitigen Endes der Berührfläche liegenden Maximum ansteigen.1. The wedge gap between the sealing ring and the cylindrical one Machine part closes proportionally low pressure to form a hydrodynamic unfavorable surface pressure distribution in the touch area between the sealing ring and the cylindrical machine part. Especially when there is a permanent Deformation sets a surface pressure that from seen the low-pressure end of the contact surface, rises steeply right at the beginning of the contact surface, the hydrodynamic return capacity is considerable diminished. With an optimal seal meanwhile the pressure is approximately linear from zero to one near the high pressure side end of the The maximum contact area.
  • 2. Der Dichtring kippt bereits beim Einbau infolge einer im Verhältnis zum Umstülpmittelpunkt exzentrischen Krafteinleitung dergestalt, daß je nach gewählter axialer Position der Dichtkante der Dichtring sich unter der Einwirkung des abzudichtenden Drucks und des Spannrings nach der einen oder der anderen Seite neigt. 2. The sealing ring tilts during installation due to a eccentric in relation to the center of the inversion Force transmission such that depending on the selected axial position of the sealing edge of the sealing ring itself under the influence of the pressure to be sealed and of the clamping ring on one side or the other tends.  
  • 3. Der Dichtring wird bei hohem Druck des abzudichtenden Fluids an seiner Niederdruckseite in den Spalt zwi­ schen ruhendem und beweglichem Maschinenteil extru­ diert, wodurch ebenfalls der Verlauf der Flächenpres­ sung und somit die hydrodynamische Förderwirkung ungünstig beeinflußt wird.3. The sealing ring is sealed at high pressure Fluids on its low pressure side in the gap between stationary and moving machine part extru diert, whereby the course of the surface press solution and thus the hydrodynamic pumping effect is adversely affected.

Diese nachteiligen Auswirkungen, die in der Praxis immer wieder zu Undichtheiten oder zum Ausfall von Dichtungen führen, sowie die Forderung der Anwender nach einer weiteren Reduzierung des axialen Bauraums gaben den Anstoß für weitere erfinderische Überlegungen zur optimalen Gestaltung von Hydraulikdichtungen für Kolben und vor allem für Kolbenstangen.This adverse effect, which is repeated in practice lead to leaks or failure of seals, as well the users' demand for a further reduction in the axial space gave the impetus for further inventive Considerations for the optimal design of hydraulic seals for pistons and especially for piston rods.

Weiterhin ist durch die US-4,526,387 eine Rotationsdichtungsan­ ordnung bekannt geworden, die sich aus zwei Dichtringen und einem Spannring zusammensetzt. Die bekannte Dichtungsanordnung ist symmetrisch aufgebaut und weist keine ausgebildeten Dicht­ kanten auf.Furthermore, a rotational seal is known from US-4,526,387 order became known, which consists of two sealing rings and a tension ring. The known seal arrangement is constructed symmetrically and has no trained seal edged up.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die be­ kannte Dichtungsanordnung aus DE-32 25 906 A1 dahingehend zu verbessern, daß bei reduzierter axialer Bauhöhe eine verbesserte Formstabilität der Dichtung erreicht werden soll.The object of the present invention is to be Known sealing arrangement from DE-32 25 906 A1 to that effect improve that with reduced axial height an improved Dimensional stability of the seal is to be achieved.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Ringnut zwei Dichtringe ungleichen Querschnitts und ein Spannring angeordnet sind, wobei der niederdruckseitige Dichtring eine radiale Höhe H aufweist, die größer ist als die radiale Höhe des hochdruck­ seitigen Dichtrings, daß der niederdruckseitige Dichtring eine dem Nutgrund zugekehrte Kegelfläche aufweist, an die sich der Spannring anlegt, wobei die zwischen der Oberfläche des axial­ beweglichen Maschinenteils und der dem Nutgrund zugewandten Umfangsfläche des niederdruckseitigen Dichtrings gemessene, radiale Höhe H des niederdruckseitigen Dichtrings im Bereich zwischen dem Spannring und der niederdruckseitigen Stirnwand geringfügig kleiner ist als die von der Oberfläche des axial­ beweglichen Maschinenteils aus gemessene radiale Nuttiefe N, so daß zwischen der Umfangsfläche und dem Nutgrund ein kleiner Spalt S vorhanden ist, daß die radiale Höhe H der Dichtringe größer ist als die axiale Breite B der Dichtringe und daß die hochdruckseitige Kegelfläche des niederdruckseitigen Dichtrings mit der Oberfläche des axialbeweglichen Maschinenteils einen Winkel im Bereich von α = 50° bis 70° bildet, und bei der die niederdruckseitige Kegelfläche dieses Dichtrings mit der Ober­ fläche des axial beweglichen Maschinenteils einen Winkel im Bereich von β = 5° bis 15° bildet.This object is achieved in that two in the annular groove Sealing rings of unequal cross-section and a clamping ring arranged are, the low-pressure side sealing ring is a radial height H, which is greater than the radial height of the high pressure side sealing ring that the low pressure side sealing ring a has the cone surface facing the groove to which the Clamping ring creates, the between the surface of the axially  movable machine part and the one facing the groove base Circumferential surface of the low-pressure side sealing ring measured radial height H of the low-pressure side sealing ring in the area between the clamping ring and the low-pressure end wall is slightly smaller than that of the surface of the axially movable machine part from measured radial groove depth N, so that a small between the peripheral surface and the groove bottom Gap S is present that the radial height H of the sealing rings is greater than the axial width B of the sealing rings and that the High-pressure side conical surface of the low-pressure side sealing ring with the surface of the axially movable machine part Forms an angle in the range from α = 50 ° to 70 °, and at which the low-pressure conical surface of this sealing ring with the upper surface of the axially movable machine part at an angle Range from β = 5 ° to 15 ° forms.

Als ein wesentlicher Grund für die vorgenannten nachteiligen Wirkungen wurde die Tatsache erkannt, daß die bisher bekannten Dichtkantenringe im Verhältnis zu ihrer axialen Länge eine zu geringe radiale Dicke aufweisen, was im Hinblick auf die Form­ stabilität zwei gravierende Nachteile hat. Zum einen weist ein radial dünner Ring einen verhältnismäßig dünnen Biege- und Umstülpwiderstand auf, und zum anderen ist dessen Stirnfläche verhältnismäßig klein, wodurch die an sich erwünschte, die radiale Verschiebung des Dichtrings hemmende Reibungskraft ebenfalls klein bleibt.As an essential reason for the aforementioned disadvantageous Effects was recognized by the fact that the previously known Sealing edge rings in relation to their axial length one too have small radial thickness, which in terms of shape stability has two serious disadvantages. For one, instructs radially thin ring a relatively thin bending and Inverting resistance, and on the other is its end face relatively small, which makes the desired, the radial displacement of the sealing ring inhibiting frictional force also remains small.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile beseitigt, wenn die radiale Höhe H der Dichtringe größer ist als die axiale Breite der Dichtringe. According to the invention, these disadvantages are eliminated if the radial height H of the sealing rings is greater than the axial width the sealing rings.  

Bei Anwendungen, bei denen es wesentlich auf einen besonders geringen axialen Einbauraum der Dichtung ankommt, besteht all­ gemein der Wunsch, die Dichtung unter Beibehaltung ihrer sta­ tischen und dynamischen Dichtwirkung axial so schmal wie möglich auszuführen. Von diesem Wunsch ausgehende, erfinderische Über­ legungen führten dazu, daß bei den bisher gebräuchlichen Dicht­ ringen ein beträchtlicher Anteil der axialen Baubreite nicht zum Erzeugen der Dichtfunktion beiträgt, also im Prinzip ent­ fallen kann. Es zeigte sich, daß die Dichtwirkung der handels­ üblichen Dichtkantenringe mit geeignet geformten, halb so brei­ ten, aber radial dickeren Dichtringen erreicht und übertroffen werden kann.For applications where it is essential to a particular small axial installation space of the seal arrives, all common the desire to seal the seal while maintaining its sta tables and dynamic sealing effect axially as narrow as possible to execute. From this wish, inventive over Layings led to the fact that the previously used seal a significant part of the axial width does not wrestle contributes to the generation of the sealing function, so in principle ent can fall. It was found that the sealing effect of the trade usual sealing edge rings with suitably shaped, half as wide th, but radially thicker sealing rings achieved and exceeded can be.

Vorzugsweise beträgt bei einem erfindungsgemäßen Dichtring der axiale Abstand der Dichtkante von der hochdruckseitigen Stirn­ fläche zwischen 10% und 30% der axialen Breite des Dichtrings. Aufgrund der geometrischen Verhältnisse ist es bei dem erfin­ dungsgemäßen Dichtring die, seiner niederdruckseitig anliegenden Stirnfläche proportionale, die radiale Deformation des Dicht­ rings behindernde Reibungskraft wesentlich größer, als dies bei einem herkömmlichen, radial dünnen Dichtring der Fall ist. Wegen des verhältnismäßig kleinen Spalts zwischen dem bewegten und dem ruhenden Maschinenteil ist beim erfindungsgemäßen Dicht­ ring praktisch auch die radiale Breite des niederdruckseitig an der Nutseitenwand anliegenden Teils seiner Stirnfläche brei­ ter als die axiale Breite des Dichtrings. Vorzugsweise ist diese Anlagefläche in radialer Richtung gemessen mindestens 40% breiter als die axiale Breite des Dichtrings.In the case of a sealing ring according to the invention, the axial distance of the sealing edge from the high-pressure side forehead area between 10% and 30% of the axial width of the sealing ring. Due to the geometrical relationships, it is the inventor's according to the sealing ring, its low-pressure side Face proportional, the radial deformation of the seal ring-blocking friction force much greater than this is the case with a conventional, radially thin sealing ring. Because of the relatively small gap between the moving and the stationary machine part is in the seal according to the invention ring also practically the radial width of the low pressure side mash part of its end face against the groove side wall ter than the axial width of the sealing ring. Preferably this contact surface measured at least in the radial direction 40% wider than the axial width of the sealing ring.

Als Spannring des erfindungsgemäßen Dichtrings wird in bekannter Weise ein O-Ring verwendet, dessen Schnurdurchmesser etwas kleiner als die axiale Breite des Dichtrings ist und der beim Einbau radial etwa um 15% bis 25% seines Schnurdurchmessers vorgespannt wird.As a clamping ring of the sealing ring according to the invention is known in Way uses an O-ring, the cord diameter is somewhat is smaller than the axial width of the sealing ring and that at  Installation radially around 15% to 25% of its cord diameter is biased.

Es entspricht dem Stand der Technik, zwei Dichtkantenringe in axial nebeneinander angeordneten Nuten als sogenannte Tandem­ dichtung einzusetzen. Eine solche Anordnung ist besonders vor­ teilhaft, wenn unter ungünstigen Betriebsbedingungen die hoch­ druckseitige Dichtung eine gewisse Undichtheit aufweist. Deren Leckage wird dann zunächst im Raum zwischen den beiden Dich­ tungen gespeichert und später, unter günstigeren Betriebsbe­ dingungen, hydrodynamisch wieder in den abzudichtenden Raum zurückgefördert. Ein wesentlicher Nachteil einer Tandemanordnung mit Dichtungen der herkömmlichen Bauart ist jedoch deren be­ trächtlicher axialer Raumbedarf.It corresponds to the state of the art, two sealing edge rings in axially adjacent grooves as a so-called tandem insert seal. Such an arrangement is particularly before partial if the high under unfavorable operating conditions pressure-side seal has a certain leak. Their Leakage will then occur in the space between the two of you saved and later, under cheaper operating conditions conditions, hydrodynamically back into the space to be sealed promoted back. A major disadvantage of a tandem arrangement with seals of the conventional type, however, their be considerable axial space requirement.

Für die Einbauräume (Nuten) der Dichtungen werden zum Zweck der Austauschbarkeit verschiedener Dichtungsfabrikate von den Herstellern hydraulischer Geräte weitgehend standardisierte, an verschiedene Durchmesserbereiche angepaßte Abmessungen ver­ wendet.For the installation spaces (grooves) of the seals are for the purpose the interchangeability of different seal brands from the Manufacturers of hydraulic devices largely standardized, dimensions adapted to different diameter ranges turns.

Ein besonderer Vorteil der im Verhältnis zu den herkömmlichen Dichtringen axial schmalen, erfindungsgemäßen Dichtungen ist es nun, daß in einem zur Aufnahme einer einzelnen, herkömmlichen Dichtung geeigneten Einbauraum nunmehr zwei Dichtungen der erfindungsgemäßen Bauform eingebaut werden können, die somit zusammen auf engstem Raum eine Tandemanordnung darstellen.A particular advantage compared to the conventional Sealing rings is axially narrow, seals according to the invention it now that in a to accommodate a single, conventional Suitable installation space seal now two seals of the Design according to the invention can be installed, thus together form a tandem arrangement in a confined space.

Die vorzugsweise mit einem Winkel zwischen 60° und 70° ausge­ führte hochdruckseitige Kegelfläche des niederdruckseitig ange­ ordneten, erfindungsgemäßen Dichtrings bildet bei zwei erfin­ dungsgemäß in einem gemeinsamen Einbauraum herkömmlicher Abmes­ sung angeordneten erfindungsgemäßen Dichtringen zusammen mit dem Keilspalteraum des hochdruckseitig angeordneten Dichtrings einen ringförmigen Hohlraum, den Zwischendichtungsraum, dem nun die Funktion des Leckage-Zwischenspeichers zukommt. Vorzugs­ weise wird der Zwischendichtungsraum erfindungsgemäß noch zu­ sätzlich dadurch vergrößert, daß in die hochdruckseitige Stirn­ fläche des niederdruckseitigen Dichtrings mehrere radiale Nuten eingearbeitet sind.The preferably out with an angle between 60 ° and 70 ° cited the high-pressure side conical surface of the low-pressure side orderly, sealing ring according to the invention forms at two inventions in accordance with a common installation space of conventional dimensions  solution arranged sealing rings according to the invention together with the wedge gap space of the sealing ring arranged on the high pressure side an annular cavity, the intermediate seal space, the the leakage buffer now has the function. Preferential wise, the intermediate seal space is still according to the invention additionally enlarged by the fact that in the high-pressure side forehead surface of the low-pressure side sealing ring several radial grooves are incorporated.

Die grundsätzliche Forderung, die Reibung einer Dichtung auf den kleinsten, die Funktionserfüllung noch gewährleistenden Wert zu beschränken, kann bei einer erfindungsgemäßen Tandem­ anordnung zu dem Wunsch führen, die niederdruckseitige Dichtung radial weniger stark anzupressen als die hochdruckseitige. Dieser Wunsch ist aufgrund der Erfahrung realisierbar, daß der Druck im Zwischendichtungsraum in aller Regel geringer ist als der Druck des abzudichtenden Fluids.The basic requirement, the friction of a seal the smallest, still ensuring the fulfillment of functions Limiting value can be achieved in a tandem according to the invention arrangement lead to the desire the low pressure side seal radial pressure less than the high pressure side. Based on experience, this wish can be realized that the Pressure in the intermediate seal space is generally less than the pressure of the fluid to be sealed.

Erfindungsgemäß wird eine verringerte radiale Anpressung des niederdruckseitigen Dichtringes der erfindungsgemäßen Tandem­ anordnung dadurch erreicht, daß der niederdruckseitig angeord­ nete Dichtring an seiner dem Spannring zugekehrten Seite eine Kegelfläche aufweist, an die sich der Spannring infolge des auf ihn einwirkenden Drucks des abzudichtenden Fluids anlegt. Die Kegelfläche erstreckt sich nur über einen Teilbereich der axialen Breite des niederdruckseitigen Dichtrings, so daß auch der den Druck des abzudichtenden Fluids übertragende Spannring nur auf einen Teilbereich des niederdruckseitigen Dichtrings radial einwirkt. Erfindungsgemäß wird bei dieser Anordnung nur ein einzelner, beide Dichtringe spannender und sekundär abdich­ tender Spannring verwendet. Aufgrund dieser Verhältnisse und der Tatsache, daß bei dieser Variante erfindungsgemäß die ra­ diale Anlagefläche des niederdruckseitigen Dichtrings unter Ausnützung nahezu der ganzen Nuttiefe verhältnismäßig groß ausgeführt ist, wird hier eine besonders große formstabili­ sierende Wirkung erzeugt. Eine derartige, erfindungsgemäße Tandemanordnung mit zwei ungleich gestalteten Dichtringen ist somit vor allem bei hohem abzudichtendem Druck von besonderem Vorteil. Auch bei einer derartigen Tandemanordnung wird der die Leckage des hochdruckseitigen Dichtrings zeitweilig spei­ chernde Zwischendichtungsraum in vorteilhafter Weise zusätzlich durch in der hochdruckseitigen Stirnfläche des niederdruckseitig angeordneten Dichtrings eingearbeitete radiale Nuten vergrößert.According to the invention, a reduced radial pressure on the low-pressure sealing ring of the tandem according to the invention arrangement achieved in that the low pressure side arranged nete sealing ring on its side facing the clamping ring Has conical surface to which the clamping ring due to the applies pressure of the fluid to be sealed to it. The conical surface extends only over a partial area of the axial width of the low-pressure side sealing ring, so that too the clamping ring transmitting the pressure of the fluid to be sealed only on a section of the low-pressure side sealing ring acts radially. According to the invention, this arrangement only a single, both sealing rings more exciting and secondary sealing tender clamping ring used. Because of these conditions and the fact that according to the invention the ra  diale contact surface of the low-pressure side sealing ring under Utilization of almost the entire groove depth is relatively large is executed, a particularly large form stability is achieved here generating effect. Such an inventive Tandem arrangement with two unevenly shaped sealing rings therefore particularly special at high pressure to be sealed Advantage. Even with such a tandem arrangement, the temporarily leak the leakage of the high-pressure side sealing ring additional sealing space in an advantageous manner through in the high pressure side face of the low pressure side arranged radial grooves enlarged radial grooves.

Besonders hohe Formstabilität der Dichtringe mit dem Ergebnis einer besonders günstigen statischen und dynamischen Abdichtwir­ kung wird erfindungsgemäß erreicht, wenn die radiale Dicke der Dichtringe 1,5 mal bis 3 mal so groß ist wie die axiale Breite der Dichtringe. Derartige Dichtringe weisen im Vergleich zu den, dem Stand der Technik entsprechenden Dichtkantenringen, einen wesentlich größeren Biege- und Umstülpwiderstand auf, so daß eine dichtungstechnisch vorteilhaft und erfindungsgemäß in der Nähe der hochdruckseitigen Stirnfläche angeordnete Dicht­ kante nunmehr eine geringe, dichtungstechnisch unschädliche Deformation des Ringquerschnitts verursacht.Particularly high dimensional stability of the sealing rings with the result a particularly favorable static and dynamic seal kung is achieved according to the invention if the radial thickness of the Sealing rings 1.5 times to 3 times as large as the axial width the sealing rings. Such sealing rings point in comparison state-of-the-art sealing edge rings, a much greater resistance to bending and turning, so that a seal technically advantageous and according to the invention Sealing arranged near the high-pressure side end face edge now a small, seal-technically harmless Deformation of the ring cross section caused.

Erfindungsgemäß werden deshalb Dichtringe, die das erfinderische Merkmal aufweisen, daß das Verhältnis ihrer radialen Dicke zu ihrer axialen Breite größer als 1 ist und vorzugsweise zwischen 1,5 und 3 beträgt, so ausgeführt, daß ihre absolute axiale Breite etwas weniger als halb so groß ist, wie die axiale Breite der standardisierten Nuten der handelsüblichen Dichtkantenringe. Praktisch beträgt damit die axiale Breite erfindungsgemäßer Dichtringe vorzugsweise zwischen 2 und 3 mm. Mit Dichtringen, die diese erfinderischen Merkmale aufweisen, ist es nun möglich, bei hoher Abdichtqualität im Hinblick auf den axialen Platz­ bedarf der Dichtung extrem bauraumsparende Konstruktionen aus zu­ führen.According to the invention are therefore sealing rings that the inventive Feature that the ratio of their radial thickness to its axial width is greater than 1 and preferably between Is 1.5 and 3, designed so that their absolute axial Width is a little less than half the axial width the standardized grooves of the standard sealing edge rings. In practice, the axial width is therefore more in accordance with the invention Sealing rings preferably between 2 and 3 mm. With sealing rings,  which have these inventive features, it is now possible with high sealing quality in terms of axial space the seal requires extremely space-saving constructions to lead.

Als eine besonders vorteilhafte Ausführung mit hoher dynamischer Dichtheit erwies sich eine in einer gemeinsamen Nut eingebaute Tandemanordnung mit zwei ungleich gestalteten Dichtringen, bei der die radiale Berührfläche der beiden Dichtringe auf einen Bereich begrenzt ist, der sich an die vom Schnittpunkt der hochdruckseitigen Kegelfläche des niederdruckseitigen Dichtrings mit dessen hochdruckseitiger Stirnfläche gebildeten Kante an­ schließt und sich radial annähernd bis zur Mitte der nieder­ druckseitigen Stirnfläche des hochdruckseitigen Dichtrings erstreckt. Bei dieser Anordnung erzeugt der Axialschub des abzudichtenden Drucks ein zusätzliches, die hydrodynamische Rückförderung begünstigendes Kippmoment am hochdruckseitigen Dichtring. Vorzugsweise sind bei dieser Art der Tandemanordnung die beiden, die Dichtkante des hochdruckseitigen Dichtrings erzeugenden Kegelflächen im Herstellungszustand des Dichtrings relativ zur Symmetrieachse annähernd gleich groß.As a particularly advantageous version with a high dynamic Tightness proved to be a built in a common groove Tandem arrangement with two unevenly designed sealing rings, at which the radial contact surface of the two sealing rings on one The area is limited to that of the intersection of the High-pressure side conical surface of the low-pressure side sealing ring with its edge formed on the high-pressure side end face closes and radially approximates to the middle of the pressure side end face of the high pressure side sealing ring extends. With this arrangement, the thrust of the an additional pressure to be sealed, the hydrodynamic Return promoting favorable tipping moment on the high pressure side Sealing ring. This type of tandem arrangement is preferred the two, the sealing edge of the high-pressure side sealing ring generating conical surfaces in the state of manufacture of the sealing ring approximately the same size relative to the axis of symmetry.

Um bei in einer gemeinsamen Nut eingebauten, erfindungsgemäßen Tandemanordnungen auch bei rauhem Betrieb und einer gegebenen­ falls beschädigten Oberfläche des beweglichen, zylindrischen Maschinenteils eine besonders günstige, dynamische Dichtwirkung zu erreichen, wird zusammen mit einem hochdruckseitigen Dicht­ ring aus zähelastischem Kunststoff auf der Basis von PTFE der niederdruckseitige Dichtring vorzugsweise, wie von den herkömm­ lichen, in getrennten Nuten als Tandem angeordneten Dichtringen her bekannt, aus Elastomerwerkstoff, vorzugsweise aus Polyurethan ausgeführt.To be installed in a common groove, according to the invention Tandem arrangements even with rough operation and a given if damaged surface of the movable, cylindrical Machine part a particularly favorable, dynamic sealing effect to achieve, is together with a high-pressure seal ring made of tough elastic plastic based on PTFE low-pressure side sealing ring preferably, as from the conventional Liche, arranged in separate grooves as a tandem known from elastomer material, preferably from polyurethane executed.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand den Fig. 1 und 2 erläu­ tert, die Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Dichtungen und Dichtungsanordnungen darstellen. Die Figuren zeigen Varian­ ten der erfindungsgemäßen Dichtung, nämlich zwei Dichtringe 1, 1a und den radial neben jedem Dichtring angeordneten, diesen sekundär abdichtenden und radial belastenden Spannring 2. Dicht­ ringe und Spannring sind jeweils in einer Ausdrehung ("Nut") eines die Dichtung aufnehmenden Maschinenteils 3 ("Gehäuse") angeordnet. Jeder Dichtring weist eine, eine zylindrische Ober­ fläche des Maschinenteils 4 ("Stange", "Zylinderbohrung") dich­ tend berührende Dichtkante auf. Die Dichtkante weist im Ferti­ gungszustand eine Überdeckung gegenüber der zylindrischen Ober­ fläche auf, so daß bei der Montage der Dichtung die Dichtkante bei der Berührung mit der zylindrischen Oberfläche zu einer schmalen Berührfläche abgeplattet wird. An diese Berührfläche schließt sich jeweils ein sich mit einem kleinen Winkel β zur Niederdruckseite hin öffnender Keilspalt an. Zur Hochdruckseite hin bildet eine am Dichtring angebrachte Kegelfläche mit der zylindrischen Oberfläche den im Verhältnis zu β großen Winkel α.The invention is explained below with reference to FIGS . 1 and 2, which represent exemplary embodiments of seals and sealing arrangements according to the invention. The figures show variants of the seal according to the invention, namely two sealing rings 1 , 1 a and the clamping ring 2, which is arranged radially next to each sealing ring and seals it secondarily and radially. Sealing rings and clamping ring are each arranged in a recess ("groove") of a machine part 3 receiving the seal ("housing"). Each sealing ring has a, a cylindrical upper surface of the machine part 4 ("rod", "cylinder bore") sealing edge touching you tend. The sealing edge has in the production state an overlap with respect to the cylindrical upper surface, so that the sealing edge is flattened when it comes into contact with the cylindrical surface to form a narrow contact surface during assembly of the seal. This contact surface is followed by a wedge gap that opens at a small angle β toward the low-pressure side. Towards the high pressure side, a conical surface attached to the sealing ring forms with the cylindrical surface the angle α which is large in relation to β.

Im Hinblick auf das Bestreben der Konstrukteure von hydrau­ lischen Geräten, möglichst kompakte, bauraumsparende Dichtungen zu verwenden, wird die axiale Breite B jedes Dichtringes mög­ lichst klein ausgeführt. Vorzugsweise liegt die Breite B jedes Dichtrings zwischen 2 mm und 3 mm, und vorzugsweise beträgt das Verhältnis H/B = 1,5 bis 3.With regard to the efforts of the hydrau designers devices, as compact as possible, space-saving seals to use, the axial width B of each sealing ring is possible as small as possible. Preferably, the width B is each Sealing rings between 2 mm and 3 mm, and is preferably the ratio H / B = 1.5 to 3.

Der hochdruckseitige Winkel α wird entsprechend der bekannten Lehre den üblichen Verhältnissen beim erstmaligen Einfahren der Dichtung während des Montagevorgangs angepaßt. Dazu wird α zwischen 50° und 70° ausgeführt. Der Winkel β, den die nieder­ druckseitige Kegelfläche des Dichtrings mit dem axialbeweglichen Maschinenteil bildet, wird im Bereich β = 5° bis 15° ausgeführt.The high-pressure side angle α is in accordance with the known Teach the usual conditions when entering for the first time adapted the seal during the assembly process. For this, α  executed between 50 ° and 70 °. The angle β that the lower pressure-side conical surface of the sealing ring with the axially movable Machine part forms, is carried out in the range β = 5 ° to 15 °.

In der hochdruckseitigen Stirnwand jedes Dichtrings ist vorzugs­ weise mindestens eine Nut 13 angeordnet.In the high-pressure side end wall of each sealing ring, at least one groove 13 is preferably arranged.

Wird insbesondere die axiale Breite B der Dichtringe halb so groß ausgeführt wie die axiale Breite der herkömmlichen, han­ delsüblichen Dichtringe, so kann nun die Tandemanordnung nach den Fig. 1 und 2 ohne weiteres in eine für die handelsüblichen Dichtringe standardisierten Nut eingebaut werden. Die Dicht­ sicherheit sowie die dynamische Dichtheit ist somit erfindungs­ gemäß bei gleichem Bauraumbedarf wesentlich verbessert. Vorzugs­ weise weisen beide Dichtringe hochdruckseitige Nuten 13 auf. Die vom hochdruckseitig angeordneten Dichtring bei axialer Bewegung des zylinderischen Maschinenteils 4 durchgelassene Leckage wird von der Dichtkante des niederdruckseitig angeord­ neten Dichtrings abgestreift. Die Leckage sammelt sich im Zwi­ schendichtungsraum 11, der vorzugsweise durch die Nuten 13 des niederdruckseitig angeordneten Dichtrings vergrößert ist.If, in particular, the axial width B of the sealing rings is half the size of the axial width of the conventional, customary sealing rings, the tandem arrangement according to FIGS . 1 and 2 can now be easily installed in a groove standardized for the commercially available sealing rings. The sealing security and the dynamic tightness is thus significantly improved according to the invention with the same space requirement. Preferably, both sealing rings have grooves 13 on the high-pressure side. The leakage from the sealing ring arranged on the high-pressure side during axial movement of the cylindrical machine part 4 is stripped from the sealing edge of the sealing ring on the low-pressure side. The leakage collects in the intermediate sealing space 11 , which is preferably enlarged by the grooves 13 of the sealing ring arranged on the low pressure side.

Fig. 1 zeigt ein in einer gemeinsamen Nut angeordnetes Tandem aus dem hochdruckseitigen Dichtring 1 und dem niederdrucksei­ tigen Dichtring 1a. Erfindungsgemäß werden beide Dichtringe von einem einzigen Spannring 2 abgedichtet und angepreßt. Der Dichtring 1a weist eine gegenüber dem Dichtring 1 vergrößere radiale Höhe H auf. Der Dichtring legt sich unter der Einwirkung des abzudichtenden Drucks an eine ihm zugewandte Kegelfläche 21 sowie an eine Stirnfläche 22 des Dichtrings 1a an. Zwischen dem Dichtring 1a und der Umfangsfläche der Nut ist erfindungs­ gemäß ein Spalt vorgesehen, dessen Breite s größer als die im Betrieb erforderliche radiale Verschiebung oder Dehnung der Dichtringe ist. Vorzugsweise beträgt der Spalt s = 0,3 bis 0,6 mm. Fig. 1 shows a valve disposed in a common groove tandem from the high-pressure side seal ring 1 and the niederdrucksei term sealing ring 1 a. According to the invention, both sealing rings are sealed and pressed on by a single clamping ring 2 . The sealing ring 1 a has a radial height H that is larger than that of the sealing ring 1 . Under the action of the pressure to be sealed, the sealing ring lies against a conical surface 21 facing it and against an end surface 22 of the sealing ring 1 a. Between the sealing ring 1 a and the circumferential surface of the groove, a gap is provided according to the invention, the width s of which is greater than the radial displacement or expansion of the sealing rings required in operation. The gap is preferably s = 0.3 to 0.6 mm.

Das Tandem nach Fig. 1 kann ebenfalls in einer für den einzigen Dichtring herkömmlicher Art vorgesehene Nut untergebracht wer­ den, wenn erfindungsgemäß die Breite B jedes Dichtrings halb so groß wie die axiale Breite eines herkömmlichen Dichtrings ausgeführt wird.The tandem of FIG. 1 can also be accommodated in a groove provided for the single sealing ring of a conventional type, if, according to the invention, the width B of each sealing ring is carried out half as large as the axial width of a conventional sealing ring.

Fig. 2 zeigt eine Tandemanordnung mit zwei unterschiedlichen Dichtringen 1 und 1a, wobei die gemeinsame radiale Berührfläche der beiden Dichtringe eine Breite C aufweist, die erfindungs­ gemäß kleiner ist als die radiale Breite D der Stirnfläche des Dichtrings 1. Vorzugsweise sind bei dieser Anordnung der hoch­ druckseitige Kegelwinkel und der niederdruckseitige Kegelwinkel im uneingebauten Zustand des hochdruckseitigen Dichtrings gleich groß, so daß sich auch im eingebauten Zustand ohne die Wirkung des abzudichtenden Drucks annähernd gleich große Keilspaltwinkel δ einstellen. Bei dieser Anordnung verkleinert sich der nieder­ druckseitige Keilwinkel des Dichtrings 1 unter Druckeinwirkung infolge der erfindungsgemäßen Abstützung in einer für die Dicht­ wirkung vorteilhaften Weise. Selbstverständlich kann die Berühr­ fläche mit der Breite C im Gegensatz zu der Darstellung in Fig. 2, bei gleicher Wirkung, auch mittels einer niederdruck­ seitig am Dichtring 1 angebrachten, vorspringenden Ringfläche erzeugt werden. Die Tandemanordnung nach Fig. 2 weist nur einen Spannring 2 auf, der den Dichtring 1 an dessen Umfang und den Dichtring 1a an dessen Kegelfläche 21 berührt. Vorzugsweise weist der mittels seines Vorsprunges mit der Breite C die Be­ rührfläche bildende Dichtring stirnseitige Nuten 13 auf. Fig. 2 shows a tandem arrangement with two different sealing rings 1 and 1 a, wherein the common radial contact surface of the two sealing rings has a width C, which, according to the invention, is smaller than the radial width D of the end face of the sealing ring 1 . In this arrangement, the high-pressure side cone angle and the low-pressure side cone angle are preferably the same size in the unassembled state of the high-pressure side sealing ring, so that even in the installed state without the effect of the pressure to be sealed, wedge gap angles δ of approximately the same size are set. In this arrangement, the low pressure-side wedge angle of the sealing ring 1 is reduced under the action of pressure as a result of the support according to the invention in an advantageous manner for the sealing effect. Of course, the contact surface with the width C in contrast to the illustration in Fig. 2, with the same effect, also by means of a low-pressure side attached to the sealing ring 1 , projecting ring surface can be generated. The tandem arrangement according to FIG. 2 has only one clamping ring 2 , which contacts the sealing ring 1 on its circumference and the sealing ring 1 a on its conical surface 21 . Preferably, the sealing ring forming the contact surface by means of its projection with the width C has end grooves 13 .

Claims (7)

1. Dichtung für hydraulische Kolben und Kolbenstangen mit mindestens einem Dichtring aus zähelastischem Kunststoff zwischen einem ruhenden, eine Ringnut aufweisenden und einem dazu in axialer Richtung relativ beweglichen, zylin­ drischen Maschinenteil und mindestens einem, den Dichtring radial spannenden, sowie gegenüber der Ringnut und dem Dichtring abdichtenden, gummielastischen Spannring, wobei die dem beweglichen Maschinenteil zugewandte Oberfläche des Dichtrings eine durch zwei aneinandergrenzende Kegel­ flächen gebildete Dichtkante aufweist, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Ringnut zwei Dichtringe (1, 1a) ungleichen Querschnitts und ein Spannring (2) angeordnet sind, wobei der niederdruckseitige Dichtring (1a) eine radiale Höhe H aufweist, die größer ist als die radiale Höhe des hoch­ druckseitigen Dichtrings, daß der niederdruckseitige Dicht­ ring eine dem Nutgrund zugekehrte Kegelfläche aufweist, an die sich der Spannring (2) anlegt, wobei die zwischen der Oberfläche des axialbeweglichen Maschinenteils und der dem Nutgrund zugewandten Umfangsfläche des niederdruck­ seitigen Dichtrings (1a) gemessene, radiale Höhe H des niederdruckseitigen Dichtrings (1a) im Bereich zwischen dem Spannring (2) und der niederdruckseitigen Stirnwand geringfügig kleiner ist als die von der Oberfläche des axialbeweglichen Maschinenteils aus gemessenen radiale Nuttiefe, daß zwischen der Umfangsfläche und dem Nutgrund ein kleiner Spalt S vorhanden ist, daß die radiale Höhe H der Dichtringe (1, 1a) größer ist als die axiale Breite B der Dichtringe (1, 1a) und daß die hochdruckseitige Kegel­ fläche des niederdruckseitigen Dichtrings (1a) mit der Oberfläche des axialbeweglichen Maschinenteils einen Winkel im Bereich von α = 50° bis 70° bildet, und bei der die niederdruckseitige Kegelfläche dieses Dichtrings mit der Oberfläche des axialbeweglichen Maschinenteils einen Winkel im Bereich von β = 5° bis 15° bildet.1.Gasket for hydraulic pistons and piston rods with at least one sealing ring made of tough-elastic plastic between a stationary, annular groove and a relatively movable in the axial direction, cylin drical machine part and at least one, the sealing ring radially exciting, and with respect to the annular groove and the sealing ring Sealing, rubber-elastic clamping ring, the surface of the sealing ring facing the movable machine part having a sealing edge formed by two adjoining cones, characterized in that two sealing rings ( 1 , 1 a) of unequal cross-section and a clamping ring ( 2 ) are arranged in the ring groove , wherein the low-pressure side sealing ring ( 1 a) has a radial height H, which is greater than the radial height of the high-pressure side sealing ring, that the low-pressure side sealing ring has a cone surface facing the groove base, to which the clamping ring ( 2 ) bears, whereby between the O Surface area of the axially movable machine part and the circumferential surface of the low-pressure side sealing ring ( 1 a) facing the groove base, the radial height H of the low-pressure side sealing ring ( 1 a) in the area between the clamping ring ( 2 ) and the low-pressure side end wall is slightly smaller than that of the surface of the axially movable machine part from the measured radial groove depth, that there is a small gap S between the peripheral surface and the groove base, that the radial height H of the sealing rings ( 1 , 1 a) is greater than the axial width B of the sealing rings ( 1 , 1 a) and that the high-pressure cone surface of the low-pressure side sealing ring ( 1 a) with the surface of the axially movable machine part forms an angle in the range of α = 50 ° to 70 °, and in which the low-pressure side conical surface of this sealing ring with the surface of the axially movable machine part an angle in Range from β = 5 ° to 15 ° forms. 2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von radialer Höhe H der Dichtringe (1, 1a) zur axialen Breite B der Dichtringe (1, 1a) im Bereich H/B = 1,5 bis 3 ist.2. Seal according to claim 1, characterized in that the ratio of the radial height H of the sealing rings ( 1 , 1 a) to the axial width B of the sealing rings ( 1 , 1 a) in the range H / B = 1.5 to 3. 3. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß einer der beiden Dichtringe (1, 1a) an der dem anderen Dichtring zugekehrten Stirnfläche einen ringförmigen Vorsprung der Breite C aufweist, an den sich der andere Dichtring unter Einwirkung des abzudichtenden Drucks anlegt, wobei C kleiner ist als der radiale Abstand D zwischen der dem Nutgrund zugekehrten Umfangsfläche und dem Rand der niederdruckseitigen Kegelfläche des hochdruck­ seitigen Dichtringes (1).3. Seal according to one of claims 1 or 2, characterized in that one of the two sealing rings ( 1 , 1 a) on the other sealing ring facing the end face has an annular projection of width C to which the other sealing ring under the action of applies pressure to be sealed, C being smaller than the radial distance D between the peripheral surface facing the groove base and the edge of the low-pressure side conical surface of the high-pressure side sealing ring ( 1 ). 4. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkante des hochdruckseitigen Dichtrings (1) annähernd in dessen axialer Mitte angeordnet ist und die dessen Dichtkante bildenden Kegelwinkel an­ nähernd gleich sind. 4. Seal according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing edge of the high-pressure side sealing ring ( 1 ) is arranged approximately in its axial center and the cone angle forming its sealing edge are approximately the same. 5. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spalt S zwischen 0,3 mm und 0,6 mm breit ist.5. Seal according to one of claims 1 to 4, characterized records that the gap S between 0.3 mm and 0.6 mm wide is. 6. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Breite B jedes Dichtrings (1, 1a) zwi­ schen 2 mm und 3 mm beträgt.6. Seal according to one of claims 1 to 5, characterized in that the width B of each sealing ring ( 1 , 1 a) is between 2 mm and 3 mm. 7. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der hochdruckseitigen Stirnwand der Dicht­ ringe (1, 1a) mindestens eine radiale Nut (13) eingearbei­ tet ist.7. Seal according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the high-pressure side end wall of the sealing rings ( 1 , 1 a) at least one radial groove ( 13 ) is machined tet.
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