DE3619457A1

DE3619457A1 - Zylindrischer druckspeicher fuer hydraulikanlagen

Info

Publication number: DE3619457A1
Application number: DE19863619457
Authority: DE
Inventors: Manfred Wege
Original assignee: Bolenz & Schaefer Maschf
Current assignee: Bolenz & Schaefer Maschf
Priority date: 1986-06-10
Filing date: 1986-06-10
Publication date: 1987-12-17

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen zylindrischen Druckspeicher für Hydraulikanlagen, bestehend aus einem an seinen beiden Stirnseiten verschlossenen Zylinder, in dem sich ein den Zylinder in zwei Räume teilender fliegender Kolben befindet, wobei der eine Zylinder raum mit dem Leitungssystem des Druckmediums verbunden ist, welches diesen Zylinderraum ausfüllt, während der auf der anderen Seite des Kolbens befindliche Zylinder raum ein Druckpolster aus komprimiertem Gas enthält und an einen Gasdruckerzeuger anschließbar ist und wo bei der Kolben zu seiner Abdichtung gegen die Zylinder innenwand an den beiden Enden seiner Außenwand je eine Ausdrehung aufweist, in der jeweils ein Nut-Dichtring aus einem Elastomer so angeordnet ist, daß seine Ring nut zur betreffenden Kolbenstirnseite gerichtet ist.

Druckspeicher dieser Art werden in hydraulischen Anlagen eingesetzt, um Druckschwankungen im Leitungs system des Druckmediums auszugleichen. Dabei entstehen sehr hohe Drücke im Speicher. Das führt zu Problemen bei der Abdichtung nicht nur der Stirnwände am Zylinder, sondern vor allem des im Zylinder gleitenden Kolbens gegen die Zylinderinnenwand.

Bei einer bekannten, z.B. aus dem DE-GM 78 02 713.1 hervorgehenden Ausführungsform bestehen die Nut-Dich tungsringe aus einem Elastomer. Es ist bekannt, daß sich Elastomer-Dichtungen unter sehr hohen Drücken ähnlich wie Flüssigkeiten verhalten, das heißt, daß sie sich voll in den ihnen zur Verfügung stehenden Einbau raum ausformen. Dabei können sie sogar in den schmalen Spalt zwischen Kolben und Zylinderwand fließen, wenn nicht besondere Vorkehrungen getroffen, z.B. Stützringe aus einem anderen Material eingesetzt werden.

Bei dem aus der Zeichnung zum DE-GM 78 02 713.1 hervor gehenden Druckspeicher sind die Nut-Dichtringe jeweils mit einem Stützring aus Metall unterlegt, der es ver hindert, daß sich Material des Dichtringes zwischen Kolbenwand und Zylinderinnenwand preßt. Dabei liegt der Nut-Dichtring - mit im wesentlichen U-förmigem Quer schnitt - mit der ganzen Breite seiner äußeren Profil flanke an der Zylinderinnenwand an.

Es ist bekannt, daß eine solche Nutring-Dichtung eine sehr hohe Abdichtleistung hat. Dabei ist aber die Reibung beim Gleiten des Kolbens im Zylinder relativ groß. Das führt leicht zu dem unbedingt zu vermeidenden sogenannten Stick-Slip-Effekt. Dabei "rubbeln" die Kolbendichtungsringe an der Zylinderinnenwand entlang. Dies ist nicht nur mit laut ratternden Geräuschen und Erschütterungen verbunden.

Es führt auch zur Zerstörung der Dichtungen.

Man kann die Reibung der Dichtungsringe an der Zylinder innenwand vermindern und damit auch den Stick-Slip- Effekt vermeiden durch Kürzen der Nut-Dichtungsringe. Dies erhöht jedoch die Gefahr, daß die Dichtung wegen fehlender Führungslänge zum Kippen kommt, was wiederum eine Zerstörung der Dichtung zur Folge hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Dichtung im Kolben eines Druckspeichers der eingangs definierten Gattung so zu verbessern, daß die beschrie benen Mängel beseitigt sind. Die Reibung der Dichtungs ringe beim Gleiten des Kolbens an der Zylinderinnenwand soll so weit vermindert werden, daß der erwähnte Stick-Slip-Effekt nicht eintritt, ohne aber dadurch die Kippgefahr der Dichtungsringe herbeizuführen oder gar die Abdichtleistung zu beeinträchtigen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge lost, daß die Nut-Dichtringe jeweils im Querschnitt einen viereckigen Profil-Querschnittsbereich aufweisen, der zur äußeren Stirnseite hin in einen U-förmigen Profil-Querschnittsbereich übergeht, so daß an der äußeren Stirnseite eine Ringnut gebildet wird, wobei der viereckige Profil-Querschnittsbereich von dem U-förmigen Profil-Querschnittsbereich radial überragt wird und in seiner ganzen Breite von einem Stützring aus einem hochfesten Werkstoff umfaßt ist, dessen Außenfläche nahezu spielfrei gleitend an der Zylinder innenwand anliegt.

Damit wird einerseits die an der Zylinderinnenwand reibende Fläche der Nut-Dichtringe erheblich verklei nert. Andererseits aber behalten diese ihre volle Kippsicherheit und die Abdichtleistung wird nicht beeinträchtigt.

Nach einem weiteren Merkmal besteht jeweils der den Nut-Dichtring umfassende Stützring aus einer in Kunstharz gebundenen Kohlefaserwicklung. Dabei handelt es sich um einen Werkstoff, der nicht nur eine extrem hohe Festigkeit besitzt. Er hat auch einen sehr niedrigen Ausdehnungskoeffizienten, so daß der Stützring auch bei einer unter hohen Drücken entstehenden hohen Temperatur nicht an der Zylinderinnenwand reibt.

Bei etwas geringeren Festigkeitsansprüchen, das heißt, bei Druckspeichern, in denen nicht so extrem hohe Drücke auftreten, kann als Werkstoff für die Stützringe auch eine in Kunstharz gebundene Keflarfaserwicklung geeignet sein.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer sie bei spielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Radialschnitt durch einen Teil eines Druck speichers mit dem Kolben;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt durch eine Dichtring-Kombination mit Nut-Dicht ring und Stützring.

In dem Zylinder 1 des Druckspeichers befindet sich ein sogenannter fliegender Kolben 2, der den Zylinder 1 in zwei Räume 3, 4 teilt. Der eine Zylinderraum 3 ist mit dem Leitungssystem des Druckmediums verbunden, welches diesen Zylinderraum ausfüllt.

Der auf der anderen Seite des Kolbens 2 befindliche Zylinderraum 4 enthält ein Druckpolster aus komprimier tem Gas und ist an einen Gasdruckerzeuger anschließbar.

Der Kolben 2 ist als becherförmiger Zylinder ausgebil det, wobei seine Hohlraumseite dem Druckpolster zu gekehrt ist. Er weist zu seiner Abdichtung gegenüber der Zylinderinnenwand 1 a an beiden Enden seiner zylindrischen Außenwand je eine Ausdrehung 2 a, 2 b mit rechteckigem Querschnitt auf, in der sich eine Dich tungsanordnung befindet. Diese besteht jeweils aus einem in die Ausdrehung passenden elastischen Nut-Dichtring 5, 6 und einem diesen umfassenden Stütz ring 7, 8.

Jeder Nut-Dichtring 5, 6 besteht aus einem Elastomer. Sein Querschnitt weist einen rechteckigen Profil- Querschnittsbereich 5 a auf, der zur äußeren Stirnseite hin in einen U-förmigen Profil-Querschnittsbereich 5 b übergeht. Dieser überragt in radialer Richtung den rechteckigen Profil-Querschnittsbereich 5 a und bildet an der äußeren Stirnseite eine Ringnut 5 c, deren Flanken nach außen hin leicht abgewinkelt sind. Dabei ist die Abwinklung der äußeren Flanke 5 d etwas größer als die der inneren Flanke 5 e. Die äußere Flanke 5 d bildet die Dichtfläche, mit welcher der Nut-Dichtring 5, 6 unter einer gewissen Vorspannung an der Zylinder innenwand 1 a anliegt.

Die Nut-Dichtringe 5, 6 sind jeweils über ihrem recht eckigen Profil-Querschnittsbereich 5 a von einem Stützring 7, 8 umfaßt, der aus einer in Kunstharz gebundenen Kohlefaserwicklung besteht. Der Außendurch messer der Stützringe 7, 8 ist so bemessen, daß diese bei geringem Spiel, das heißt, ohne wesentliche Reibung, aber mit der notwendigen Führung an der Zylinderinnen wand 1 a beweglich sind.

Die Nut-Dichtringe 5, 6 in den Ausdrehungen 2 a, 2 b am Kolben 2 sind jeweils durch einen Konterring 9, 10 fixiert, der seinerseits durch einen in einer Ringnut in der Kolbenwand sitzenden offenen Axial-Sicherungsring 11, 12 gehalten wird.

Claims

1. Zylindrischer Druckspeicher für Hydraulikanlagen, bestehend aus einem an seinen beiden Stirnseiten verschlossenen Zylinder, in dem sich ein den Zylinder in zwei Räume teilender fliegender Kolben befindet, wobei der eine Zylinderraum mit dem Leitungssystem des Druckmediums verbunden ist, welches diesen Zylinderraum ausfüllt, während der auf der anderen Seite des Kolbens befindliche Zylinderraum ein Druck polster aus komprimiertem Gas enthält und an einen Gasdruckerzeuger anschließbar ist, wobei der Kolben zu seiner Abdichtung gegen die Zylinderinnenwand an den beiden Enden seiner Außenwand je eine Ausdrehung aufweist, in der jeweils ein Nut-Dichtring aus einem Elastomer so angeordnet ist, daß seine Ringnut zur betreffenden Kolbenstirnseite gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut-Dichtringe (5, 6) jeweils im Querschnitt einen viereckigen Profil-Querschnittsbereich (5 a) aufweisen, der zur äußeren Stirnseite hin in einen U-förmigen Profil-Querschnittsbereich (5 b) übergeht, so daß an der äußeren Stirnseite eine Ringnut (5 c) gebildet wird, wobei der viereckige Profil-Quer schnittsbereich (5 a) von dem U-förmigen Profil- Querschnittsbereich (5 b) radial überragt wird und in seiner ganzen Breite von einem Stützring (7, 8) aus einem hochfesten Werkstoff umfaßt ist, dessen Außenfläche nahezu spielfrei gleitend an der Zylinderinnenwand (1 a) anliegt.

2. Zylindrischer Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der den Nut-Dichtring (5, 6) umfassende Stützring (7, 8) aus einer in Kunstharz gebundenen Kohlefaserwicklung besteht.

3. Zylindrischer Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der den Nut-Dichtring (5, 6) umfassende Stützring (7, 8) aus einer in Kunstharz gebundenen Keflarfaserwicklung besteht.

4. Zylindrischer Druckspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der U-förmige Profil-Querschnittsbereich (5 b) der Nut-Dichtringe (5, 6) den viereckigen Profil-Querschnittsbereich (5 a) radial so weit überragt, wie der Stützring (7, 8) dick ist, wobei die äußere Flanke (5 d) der durch den U-förmigen Profil-Querschnittsbereich (5 b) gebildeten Ringnut (5 c) um einige Grad nach außen gewinkelt ist, so daß sie bei eingesetztem Kolben (2) unter Vorspannung an der Zylinderinnenwand (1 a) anliegt.