DE3831502A1 - Permeations- und temperaturbestaendiges dichtungssystem, insbesondere fuer pneumatische federn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtungssystem zur Abdichtung einer Kolbenstange, insbesondere einer pneumatischen Feder, welche einen Behälter aufweist, in dem sich ein unter Druck stehendes Medium befindet, die Kolbenstange in einer Kol­ benstangenführung geführt und mit einer aus zwei Dichtungs­ teilen bestehenden Abdichtung abgedichtet ist, wobei die Dichtungsteile in Axialrichtung hintereinander angeordnet sind und aus verschiedenen Werkstoffen bestehen.

Derartige Dichtungssysteme, wie sie beispielsweise in der DE-OS 30 16 919 beschrieben sind, dienen dazu, die Einsatz­ bandbreite des verwendeten Dichtungsmaterials zu ver­ größern. Bei der Abdichtung von Gasfedern werden als Dich­ tungselemente üblicherweise Gummiwerkstoffe verwendet, die in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit Gasmoleküle vom In­ neren des Überdruckraumes in die Atmosphäre austreten las­ sen. Dieser Durchgang eines Gases durch einen festen Körper, die sogenannte Permeation, vollzieht sich bei Ela­ stomeren bzw. Gummiwerkstoffen in drei Schritten, nämlich der Lösung des Gases in dem Elastomer, der Diffusion des gelösten Gases durch das Elastomer und die Verdampfung des Gases aus dem Elastomer. Die kennzeichnende Konstante für diesen Vorgang ist der Permeationskoeffizient, der angibt, welches Gasvolumen bei einer gegebenen Druckdifferenz in einer bestimmten Zeit durch einen Probekörper bekannter Fläche und Dicke hindurchtritt und ist in der DIN 53 536 beschrieben.

Unterschiedliche Gummiwerkstoffe haben unterschiedliche Permeationskoeffizienten. Die Permeation ist außer vom Druck und von der vorhandenen Gummifläche auch von der Temperatur abhängig, wobei zu beobachten ist, daß die Per­ meation mit steigender Temperatur ansteigt. Um Gasfedern, die vorwiegend bei höheren Temperaturen eingesetzt oder ge­ lagert werden, eine längere Lebensdauer zu geben, ist es deshalb zweckmäßig, im Dichtungssystem einen Gummiwerkstoff mit einer möglichst geringen Permeation zu verwenden. Der Nachteil eines derartigen Werkstoffes ist jedoch, daß er im dynamischen Einsatz keine ausreichende Kältebeständigkeit aufweist. Andererseits gibt es Gummiwerkstoffe, die eine ausreichende Kältebeständigkeit aufweisen, bei denen ist es jedoch nachteilig, daß ihre Permeation erheblich größer ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dichtungs­ system der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das in einem breiten Temperaturbereich eine möglichst geringe Per­ meation aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Dichtungsteile aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Permeationskoeffi­ zienten bestehen. Durch diese Maßnahmen wird eine gute dy­ namische Abdichtung erreicht, die in einem Bereich zwischen 233 und 473 Kelvin einsetzbar ist. Eine solche Gasfeder weist in dem genannten Temperaturbereich einen sehr gerin­ gen Druckverlust aufgrund des geringen Permeationskoeffi­ zienten des einen Dichtungsteils und gute Kältebeständig­ keit im dynamischen Einsatz aufgrund des im Doppel-Dicht­ system angeordneten zweiten Dichtungsteils.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeich­ nung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Die einzige Figur zeigt die schematische Darstellung der Kolbenstangenabdichtung einer pneumatischen Feder mit Dop­ pel-Dichtsystem und Ölkammer.

Die in der Figur schematisch dargestellte Gasfeder 10 be­ steht im wesentlichen aus einem Behälterrohr 11, in dem ein - nicht dargestellter - Kolben an einer Kolbenstange 12 ein- und ausfahrbar ist. Das Behälterrohr 11 enthält eine Druckgasfüllung 13, deren Austritt durch ein noch zu be­ schreibendes Dichtungssystem verhindert werden soll.

Zur Abdichtung wird bei dem dargestellten Ausführungsbei­ spiel ein bekanntes Doppel-Dichtungssystem in Einsatz ge­ bracht, das aus einer inneren Kolbenstangendichtung 16 und einer äußeren Kolbenstangendichtung 20 besteht. Zwischen diesen beiden Kolbenstangendichtungen 16 und 20 ist ein Ölraum 19 vorgesehen. Die innere Kolbenstangendichtung 16 wird auf der der Gasfüllung 13 zugewandten inneren Seite von einem inneren Stützteil 15 gehalten, das sich an einer in das Behälterrohr 11 eingerollten Sicke 14 abstützt.

Die innere Kolbenstangendichtung 16 besteht aus einem Fluor-Kautschuk mit sehr geringem Permeationskoeffizienten nach DIN 53 536. Um die innere Kolbenstangendichtung 16 in ihrer Form zu stabilisieren, ist sie auf der druckabgewand­ ten Seite mit einer Stabilisierungsscheibe 22 versehen. Diese Stabilisierungsscheibe 22 ist vorzugsweise eine ein­ vulkanisierte Stahlscheibe.

Die innere Kolbenstangendichtung 16 wird auf der druckabge­ wandten Seite durch eine Zwischenscheibe 17 in Axialrich­ tung in ihrer Lage gehalten. Die Zwischenscheibe 17 wiede­ rum wird von einem äußeren Stützteil 18 gehalten, das an der Innenoberfläche des Behälterrohres 11 anliegt und gegen­ über der Kolbenstange 12 frei liegt. Dieses äußere Stütz­ teil 18 nimmt einen Ölraum 19 auf, der in Axialrichtung auf der druckabgewandten Seite von einer äußeren Kolbenstangen­ dichtung 20 abgeschlossen wird.

Die äußere Kolbenstangendichtung 20 ist ebenfalls mit einer Stabilisierungsscheibe 22 versehen. Die äußere Kolbenstan­ gendichtung 20 besteht aus einem Acryl-Nitryl-Butadien- Kautschuk, der eine hohe Kältebeständigkeit aufweist. Je nach Anforderungsprofil der Anwendung kann auch die äußere Kolbenstangendichtung 20 aus Fluor-Kautschuk und die innere Kolbenstangendichtung 16 aus einem Acryl-Nitryl-Butadien- Kautschuk bestehen.

Die Kältebeständigkeit der Kolbenstangendichtung 20 ist durch ihren Erstarrungspunkt gekennzeichnet, der bei 229 bis 233 Kelvin liegt, während der Erstarrungspunkt der in­ neren Kolbenstangendichtung 16 bei 258 bis 260 Kelvin liegt. Je nach Anforderungsprofil der Anwendung können die Kolbenstangendichtungen 16 und 20 auch umgekehrt eingesetzt sein.

Die innere Kolbenstangendichtung 16 und die äußere Kolben­ stangendichtung 20 liegen radial außen an der Innenseite des Behälterrohres 11 und radial innen an der Kolbenstange 12 dichtend an. Die Kolbenstange 12 ist axial außen in ei­ ner Kolbenstangenführung 21 geführt, die zugleich auf der druckabgewandten Seite den Abschluß der Gasfeder 10 in Axialrichtung darstellt. Durch die Kolbenstangenführung 21 wird das gesamte Dichtungssystem auf der druckabgewandten Seite abgestützt, während es auf der Druckseite von der Sicke 14 gehalten wird. Die Kolbenstangenführung 21 wird durch eine Umbördelung 23 des Behälterrohres 11 in ihrer Lage gehalten.

Bezugszeichen

10 Gasfeder
11 Behälterrohr
12 Kolbenstange
13 Druckgasfüllung
14 Sicke
15 inneres Stützteil
16 innere Kolbenstangendichtung
17 Zwischenscheibe
18 äußeres Stützteil
19 Ölraum
20 äußere Kolbenstangendichtung
21 Kolbenstangenführung
22 Stabilisierungsscheibe
23 Umbördelung

Claims (7)

1. Dichtungssystem zur Abdichtung einer Kolbenstange, ins­ besondere einer pneumatischen Feder, welche einen Behälter aufweist, in dem sich ein unter Druck stehendes Medium be­ findet, die Kolbenstange in einer Kolbenstangenführung ge­ führt und mit einer aus zwei Dichtungsteilen bestehenden Abdichtung abgedichtet ist, wobei die Dichtungsteile in Axialrichtung hintereinander angeordnet sind und aus ver­ schiedenen Werkstoffen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsteile (16, 20) aus Werkstoffen mit unter­ schiedlichen Permeationskoeffizienten bestehen.

2. Dichtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsteile (16, 20) in Axialrichtung räumlich voneinander getrennt sind und der axial innere Dichtungs­ teil (16) eine geringere Permeation als der in Axialrich­ tung äußere Dichtungsteil (20) aufweist.

3. Dichtungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtungsteile (16, 20) eine unterschied­ liche Kältebeständigkeit im dynamischen Einsatz aufweisen.

4. Dichtungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Dichtungsteil (16) aus Fluor-Kautschuk besteht.

5. Dichtungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Dichtungsteil (20) aus Acryl-Nitryl-Butadien-Kautschuk besteht.

6. Dichtungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Dichtungsteil (16) einen Er­ starrungspunkt bei 258 bis 260 Kelvin aufweist.

7. Dichtungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Dichtungsteil (20) einen Er­ starrungspunkt bei 229 bis 233 Kelvin aufweist.