DE3827483A1 - Ringdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ringdichtung für pneumatische Einrichtungen, das heißt zur Dichtung zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen in pneumatischen Einrichtungen, wie z. B. zur Dichtung zwischen einem Kolben oder einer Kolbenstange und einer diese Kolbenstange bzw. diesen Kolben umgebenden Wand. Die vorliegende Dichtung umfaßt ein ringförmiges Trag­ teil und zwei Dichtungslippen, die von diesem Tragteil divergierend abstehen, wobei die eine Dichtungslippe statisch und die andere dynamisch ist. Die betreffende Dichtung ist dabei so ausgelegt, daß sie mit ihrem Trag­ teil und ihrer statischen Dichtungslippe in einer ring­ förmigen Ausnehmung in einem Teil der Einrichtung unter­ gebracht ist, um mit ihrer dynamischen Dichtungslippe an dem anderen Teil der Einrichtung dichtend anzuliegen, wobei die Dichtungslippen der Druckseite im Anwendungs­ zustand der Dichtung zugewandt sind, um einen erhöhten Kontaktdruck gegenüber den entsprechenden Oberflächen zu erzielen.

Wie in hydraulischen Zylindern muß eine Dichtung zwischen einem Kolben und einer Zylinderwand und zwischen einer Kolbenstange und einer diese umgebenden Wand im Endstück des Zylinders in pneumatischen Zylindern verwendet werden. Die Schmierung in hydraulischen Zylindern wird durch das Hydrauliköl erzielt, welches die Reibung zwischen der Dichtung und der umgebenden Wand reduziert. Im Unterschied dazu bringt das verwendete Druckmedium keinerlei Schmie­ rung in pneumatischen Zyindern mit sich; vielmehr muß ein Schmiermittel durch sogenannte Ölbeschmierung bzw. Öl­ nebelschmierung hinzugefügt werden, um einen dünnen Schmierfilm auf der Zylinderwand hervorzurufen und um die Dichtung zur gleichen Zeit derart auszuführen, daß diese den geschaffenen Schmierfilm nicht beschädigt. Dies hat sich jedoch als sehr schwierig erwiesen und stellt eines der großen Probleme mit Dichtungen für pneumatische Einrichtungen dar. Wenn der Schmiermittelfilm beschädigt ist, wird die Reibung direkt zunehmen und die Dichtung nimmt schnell ab; der betreffende Schmiermittelfilm muß ersetzt werden. Damit steigt auch schnell die Gefahr der Verschlechterung des Schmiermittelfilms mit zunehmendem Druck an.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung für die Anwendung in pneumatischen Anwendungs­ fällen zu schaffen, wobei die betreffende Dichtung so ausgebildet sein soll, daß sie im Prinzip keine Schmierung für ihre Funktion erfordert, sondern möglichst mit einer Anfangsschmierung als einen einmaligen Vorgang bei der Montage oder bei der Ingebrauchnahme auskommt, wobei keine Ölnebelschmierung erforderlich sein soll, und zwar in jedem Falle nach einer derartigen Schmierung. Die be­ treffende Dichtung soll danach ohne Hinzufügung eines reibungsherabsetzenden Schmiermittels auch dann funk­ tionieren, wenn sie unter Druck gesetzt ist.

Nicht minder sind in der Nahrungsmittelherstellungsindustrie und auch auf anderen Gebieten hohe Anforderungen an die Umgebung und Hygiene seit langem gestellt worden, die in­ dessen nicht realisiert worden sind, nunmehr jedoch dank der vorliegenden Erfindung und im Prinzip dadurch reali­ siert sind, daß die Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale zeigt.

Eines der Merkmale der Erfindung liegt insbesondere darin, daß das Tragteil der Dichtung sowie deren dynamische Dichtungslippe, das heißt die Lippe, die zur Dichtung gegenüber der Umgebungswand vorgesehen ist, eine eine geringe Reibung aufweisende Schicht hat, die auf einen Kern aus einem elastischen Polymermaterial, wie auf Gummi, aufgebracht ist. Der Kern besteht vorzugsweise aus EPDM, NBR oder IIR, und die eine geringe Reibung mit sich bringende Schicht besteht aus ultrahohem molekularem Polyäthylen.

Es hat sich hier als vorteilhaft erwiesen, die dynamische Dichtungslippe mit einer Länge in axialer Richtung vorzu­ sehen, die weitgehend kürzer ist als die statische Dich­ tungslippe der Dichtung.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in ihrem natürlichen Zustand.

Fig. 2 veranschaulicht in einer ausschnittsweisen Schnitt­ ansicht die Dichtung bei Anwendung auf einen Kolben eines pneumatischen Zylinders, wobei dessen Zylin­ derwand durch Strichpunktlinien angedeutet ist.

In den Zeichnungen ist mit 1 generell eine Dichtung gemäß der Erfindung bezeichnet, die so ausgelegt ist, daß sie in einer ringförmigen Ausnehmung 4 innerhalb eines Kol­ bens 5 eines pneumatischen Zylinders unterzubringen ist. Diese Ausnehmung ist mit Endflächen 2 und 3 ausgebildet, die in einer radialen Ebene liegen. Die Wand des Zylin­ ders ist in Fig. 2 durch Strichpunktlinien 6 angedeutet.

Die erfindungsgemäße Dichtung 1 umfaßt ein ringförmiges Grundteil 7, welches als Stützteil und Träger dient und welches eine freie Endfläche 8 für die Berührung der Endfläche 3 der Ausnehmung aufweist, um axiale Kräfte zu absorbieren. Die betreffende Endfläche 3 weist einen Innendurchmesser auf, der etwas kleiner ist als der Außen­ durchmesser der ringförmigen Ausnehmung 4, in der die Dichtung anzuordnen ist und welcher eine Tiefe aufweisen sollte, die etwas größer ist als die Dicke des Grundteiles 7 der Dichtung. Darüber hinaus sind zwei Dichtungslippen 9 und 10 mit diesem Grundteil zusammenhängend vorgesehen; sie stehen divergierend vom Grundteil 7 ab und bilden zu­ sammen mit diesem einen Kern, der aus einem elastischen Polymermaterial besteht, wie z. B. aus Gummi und vorzugs­ weise aus EPDM-, NBR- oder IIR-Gummi. Die mit 10 bezeichne­ te Lippe ist die statische Dichtungslippe der Dichtung, die dazu vorgesehen ist, mit dem Boden der Ausnehmung 4 in Kontakt zu gelangen und eine Dichtung gegenüber diesem Boden bereitzustellen, während die mit 9 bezeichnete Lippe die dynamische Dichtungslippe der Dichtung ist. Diese Lippe 9 ist zur Dichtung gegenüber der Zylinder­ wand 6 im angewandten Zustand der Dichtung vorgesehen.

Gemäß der Erfindung ist die dynamische Dichtungslippe wie das Grundteil 7 der Dichtung mit einer eine geringe Reibung hervorrufenden Schicht 11 aus einem eine geringe Reibung mit sich bringenden Material überzogen, vorzugs­ weise mit ultrahohem molekularen Polyäthylen, und zwar auf ihrer Oberfläche, die der Zylinderwand 6 gegenüber­ liegt. Diese Schicht ist in inniger Verbindung, bei­ spielsweise durch Vulkanisation, mit dem elastischen Material im Kern der Dichtung; sie kann dieselbe Dicke über die axiale Länge der Dichtung haben, sollte jedoch vorzugsweise eine größere Dicke in axialer Längsrichtung des Grundteiles haben als in der axialen Länge der dynamischen Dichtungslippe gemäß der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform.

Die Dichtungslippen 9 und 10 stehen divergierend von dem Grundteil 7 ab; sie bilden dabei zwischen sich in dem in Fig. 1 dargestellten natürlichen Zustand der Dichtung einen im wesentlichen V-förmigen Spalt 12 mit einem zuge­ spitzten oder abgerundeten Bodenteil 13 und einem Winkel α + β auf der Seite 14 der dynamischen Dichtungslippe, der von der eine geringe Reibung aufweisenden Schicht 11 wegweist, und auf der Seite 15 der statischen Dichtungs­ lippe, die der eine geringe Reibung aufweisenden Schicht 11 zugewandt ist. Mit α ist dabei der Winkel zwischen der Linie 17 parallel zu der Längsachse 16 der Dichtung durch den Schnittpunkt 18 der Seiten 14 und 15 und der Seite 15 der statischen Dichtungslippe bezeichnet, während mit β der Winkel zwischen der Linie 17 und der Seite 14 der dynamischen Dichtungslippe bezeichnet ist. Der Winkel α sollte dabei kleiner sein als der Winkel β, wie dies in Fig. 1 veranschaulicht ist.

Darüber hinaus ist gemäß der vorliegenden Erfindung die statische Dichtungslippe 10 der Dichtung, in axialer Richtung betrachtet, länger als die dynamische Dichtungs­ lippe, um die Dichtung in ihrem Sitz zu tragen und zu stabilisieren und um sicherzustellen, daß die dynamische Dichtungslippe druckaktiviert sein wird.

Die dynamische Dichtungslippe 9 weist eine solche an die Winkel α und β angepaßte Länge auf, daß der Spalt bzw. die Lücke 12 in einer radialen Ebene durch die Endflächen 19 der dynamischen Dichtungslippe eine Breite aufweist, die rechtwinklig zu deren Oberflächen 14 bzw. 15 gemessen und demgemäß die Dicke des Tragteiles 7 ist; die stati­ sche Dichtungslippe 10 weist dabei eine Dicke auf, die gleich oder etwas größer ist als die dynamische Dichtungs­ lippe 9. Beide Dichtungslippen 9 und 10 weisen im Prinzip dieselbe Dicke über ihre gesamten Längen auf. Hinsicht­ lich der statischen Dichtungslippe 10 ist anzumerken, daß diese etwas schmaler an ihrem Endbereich 20 sein kann, da sie mit einer Oberfläche 21 ausgebildet sein kann, die parallel zu der Längsachse auf deren Seite verläuft, welche von der eine geringe Reibung mit sich bringenden Schicht wegweist, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Bei der in ihrer Ausnehmung 4 eingesetzten Dichtung 1 sollten deren beide Dichtungslippen 9 und 10 der Druck­ seite derart zugewandt sein, daß der auf der Druckseite des Zylinders herrschende Druck dazu ausgenutzt werden sollte, den Kontaktdruck der Dichtungslippen gegenüber der entsprechenden Oberfläche zusätzlich zu der Kontaktfläche zu steigern, welche die Dichtungslippen 9 und 10 selbst hervorrufen, wenn sie bei Anwendung der Dichtung in der Ausnehmung 4 gegeneinander gedrückt sind, und zwar auf­ grund ihrer Ausführung in einer nahezu parallelen Position. Darüber hinaus ist der Abstand zwischen dem Boden der Ausnehmung und der Wand 6, welche die Dichtung 6 umgibt, etwas größer als die Gesamtdicke der Dichtung in dem Grundteil 7, so daß keinerlei Zusammendrückung in dem Grundteil 7 der Dichtung auftreten wird, welches aus­ schließlich eine Führungsfunktion hat.

In der eine niedrige Reibung mit sich bringenden Schicht 11, welche den Kern umgibt, ist eine Umfangsnut 23 vor­ zugsweise so angeordnet, daß sie näher bei der Endfläche 8 des Grundteiles liegt als in dem Teil, der zu den Dich­ tungslippen 9 und 10 verläuft.

Bei einem doppelt wirkenden Kolben werden zwei Dichtungen gemäß der Erfindung benutzt, die in ihren Ausnehmungen mit den einander zuweisenden Endflächen 8 untergebracht sind. Der in den Zeichnungen dargestellte Kolben ist aus einem Stück gebildet, und die vorliegende Dichtung ist auf diesen Kolbentyp aufgebracht; der betreffende Kolben, dem eine Dichtung gemäß der Erfindung zugehörig ist, besteht, obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, aus zwei oder mehr Teilen, die zu einer Einheit miteinander kombiniert sind, nachdem die Dichtung aufgebracht ist, oder es handelt sich um einen sogenannten kompakten Kolben, bei dem die vorliegende Dichtung ein Teil in einer speziellen Anordnung ist, der die statische Dichtungslippe fehlt.

Die Dichtung gemäß der Erfindung ist ferner als Kolben­ stangendichtung anwendbar. In diesem Falle wird die Dichtung bei einer Ausnehmung in einer Wand angewandt, durch die eine Kolbenstange verläuft, um eine Abdichtung gegenüber der Kolbenstange mit ihrer dynamischen Dich­ tungslippe zu erzielen, die im Innern davon untergebracht ist.

Claims (10)

1. Ringdichtung zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen in pneumatischen Einrichtungen, beispielsweise zur Abdichtung zwischen einem Kol­ ben oder einer Kolbenstange und einer den Kolben bzw. die Kolbenstange umgebenden Wand, wobei die betreffende Dichtung ein Tragteil und zwei ringförmige Dichtungslippen umfaßt, die von dem Tragteil divergierend aus verlaufen, wobei die eine Dichtungslippe als statische Dichtungslippe wirkt und wobei die andere Dich­ tungslippe als dynamische Dichtungslippe wirkt, wobei die betreffende Dichtung so ausgelegt ist, daß sie mit ihrem Tragteil und mit ihrer stati­ schen Dichtungslippe in einer Ausnehmung eines Teiles untergebracht ist und eine Abdichtung gegen­ über dem anderen Teil mit ihrer dynamischen Dich­ tungslippe bewirkt, und wobei die Dichtung im angewandten Zustand mit ihren Dichtungslippen der Druckseite der Einrich­ tung zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische Dichtungslippe (9) sowie das Tragteil (7) mit einer eine geringe Reibung her­ vorrufenden Schicht (11) auf ihren Oberflächen versehen sind, die zu dem anderen Teil der Einrichtung hinzeigen, und daß die betreffende Schicht (11) innig mit einem aus einem elastischen Polymermaterial bestehenden Kern verbunden und von diesem getragen ist, aus welchem das Tragteil (7) und die beiden Dichtungslippen (9, 11) zu­ sammenhängend gebildet sind.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die eine geringe Reibung hervorrufende Schicht (11) aus ultrahohem molekularem Polyäthylen besteht und daß der Kern aus Gummi des Typs EPDM, NBR oder IIR oder aus einem anderen Material mit entsprechenden Eigenschaften besteht.

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die eine geringe Reibung aufweisende Schicht (11) dieselbe Dicke über ihre gesamte axiale Länge aufweist.

4. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die eine geringe Reibung aufweisende Schicht (11) eine größere Dicke längs ihres Teiles aufweist, der sich über das Tragteil (7) erstreckt.

5. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umfangsnut (23) in dem Teil der die geringe Reibung auf­ weisenden Schicht (11) gebildet ist, welcher sich über das Tragteil (7) der Dichtung erstreckt.

6. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamischen Teile der Dichtung und die Dichtungslippe (9), welche die Teile der die geringe Reibung aufweisenden Schicht (11) trägt, in axialer Richtung kürzer sind als die statische Dichtungslippe (10).

7. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Gesamtdicke bei ihrem Tragteil (7) aufweist, die gleich oder geringer ist als der Abstand zwischen dem Boden der Ausnehmung und der Oberfläche, gegen die die dynamische Dichtungslippe (9) abzudichten ist.

8. Ringdichtung zwischen zwei relativ zueinander beweg­ baren Teilen in pneumatischen Einrichtungen, beispiels­ weise zwischen einem Kolben und einer diesen Kolben um­ gebenden Wand,
wobei die betreffende Dichtung ein Teil der Einrichtung oder ein Teil dieses Einzelteiles bildet, beispielsweise eines Kolbens,
mit einem Tragteil und zumindest einer von diesem Trag­ teil abstehenden ringförmigen Dichtungslippe, die dynamisch wirkt und die so angeordnet ist, daß sie gegen­ über der anderen Lippe abdichtet, die der Druckseite der Einrichtung zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische Dichtungslippe (9), vorzugsweise auch das Tragteil (7), mit einer eine geringe Reibung aufweisenden bzw. hervorrufenden Schicht (11) auf ihren Oberflächen versehen sind, die dem anderen Teil der Einrichtung zuge­ wandt sind,
und daß die betreffende Schicht mit einem Kern aus einem elastischen Polymermaterial innig verbunden und von diesem getragen ist, aus welchem das Tragteil (7) und die jewei­ lige Dichtungslippe (9) zusammenhängend gebildet sind.

9. Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die eine geringe Reibung aufweisen­ de bzw. mit sich bringende Schicht (11) aus ultrahohem molekularem Polyäthylen besteht und daß der Kern aus Gummi des Typs EPDM, NBR oder IIR oder aus einem anderen Material mit entsprechenden Eigenschaften besteht.

10. Dichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eine geringe Reibung aufweisende bzw. mit sich bringende Schicht (11) dieselbe Dicke über ihre gesamte axiale Länge aufweist.