DE4005244A1 - Lippendichtungsring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lippendichtungsring zur Abdichtung rotierender Wellen oder auf- und abgehender Stangen und Kolben aus einem elastomeren Dichtteil, der im Haftteil mit einem Gehäusering oder Versteifungsring aus verformungssteifem Material verbunden ist, wie insbesondere einen elastomeren Stangendichtungsring für Gasfedern mit einem elastomeren Dichtlippenteil, das an seiner der Dichtlippe abgewandten Stirnfläche mit einem Versteifungsring verbunden ist.

Elastomere Lippendichtungsringe zur Abdichtung rotierender Wellen oder auf- und abgehender Stangen und Kolben besitzen ein elastomeres Dichtteil mit einer auf der Welle oder Stange beziehungsweise Zylinderwand aufliegenden Dichtlippe und einem Gehäusering oder Versteifungsring aus verformungssteifem Material, das mit dem elastomeren Dichtteil im Haftteil durch Kleben und/oder Vulkanisieren verbunden ist. Die zur Abdichtung von Kolbenstangen in Gasfedern serienmäßig eingesetzten elastomeren Stangendichtungsringe sind zur genauen Positionierung der Dichtlippe und zur Versteifung gegenüber den hohen im Betrieb auftretenden Druckbelastungen an ihrer dem Dichtlippenteil abgewandten Stirnfläche durch eine anvulkanisierte oder einvulkanisierte Metallscheibe versteift und zur Montage wird der Stangendichtungsring auf die zylindrische Stangenführung der Gasfeder gepreßt, die gleichzeitig als Abschluß des Gasfeder-Rohrendes dient. Die Elastomeren der Stangendichtungsringe bestehen bevorzugt aus ölbeständigen Nitril-Butadien-Kautschuken beziehungsweise bei höheren Temperaturbelastungen aus Fluorkautschuken, während für die zylindrischen Stangenführungen bevorzugt duroplastische Kunststoffe verwendet werden.

Funktionswichtig bei derartigen Lippendichtungsringen ist der feste Verbund zwischen Elastomer und Gehäuse- beziehungsweise Versteifungsteil, vor allem wegen der hohen und wechselnden mechanischen und thermischen Belastung im Betrieb und die gegebenenfalls aggresiven Abdichtmedien. Wegen der ohnehin verfahrenstechnisch nur schwierig zu beherrschenden Gummi-Metall-Bindung beziehungsweise Gummi-Kunststoff-Bindung müssen bei der Lippendichtungsringherstellung die Haftflächen der Gehäuseringe und Versteifungsringe besonders sorgfältig vorbehandelt und anschließend gegebenenfalls mit besonderen Haftmitteln beschichtet werden, so daß die Herstellung derartiger Lippendichtungsringe aufwendig und teuer ist.

Zur Vereinfachung der Herstellung von elastomeren Stangendichtungsringen hat man nach der DE-PS 28 22 615 den elastomeren Stangendichtungsringteil direkt mit der zylindrischen Stangenführung verbunden, so daß man wirtschaftlich auf zusätzliche Versteifungsringe verzichten konnte. In diesem Fall konnte aber nicht auf zusätzliche Verfahrensschritte zur Herstellung des optimalen Verbundes verzichtet werden. Es waren weiterhin eine Vorbehandlung der Haftflächen und die Verwendung von Haftmitteln erforderlich und Ausnehmungen sowie weitere besondere konstruktive Maßnahmen mußten in besonderen Verfahrensschritten in den Führungszylinder und/oder das Elastomerteil eingearbeitet werden, so daß das Stangenabdichtungssystem letztlich kaum wirtschaftliche Vorteile erbrachte.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen funktionsfähigen Lippendichtungsring mit optimalen Bindungseigenschaften gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruches zu schaffen, der vor allem in der Serienfertigung einfacher und wirtschaftlicher herstellbar ist. Die Erfindung soll sich dabei bevorzugt auf Stangenabdichtungssysteme von Gasfedern beziehen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Lippendichtungsring gelöst, dessen Gehäuseteil beziehungsweise Versteifungsteil aus einem Phenolharz, Polyamidharz oder Polyimidharz besteht und dessen elastomerer Dichtteil aus einem ölbeständigen thermoplastischen Elastomer auf der Basis von Nitrilbutadienkautschuk oder eines derivatisierten Nitrilbutadienkautschuks mit Polyethylen und/oder Polypropylen besteht. Das bevorzugt für das Gehäuseteil oder das Versteifungsteil eingesetzte Kunstharz besteht aus glasfaserverstärktem Phenolharz und das verwendete Elastomer basiert auf einem thermoplastischen Kautschuk auf Basis Nitrilbutadienkautschuk mit Polypropylen.

Aus den erfindungsgemäßen Werkstoffen wurden Lippendichtungsringe durch Einspritzen der Elastomermasse an das vorgefertigte Gehäuseteil oder Versteifungsteil nach einem Formgebungsverfahren in einer Form hergestellt. Dabei wurde bei den erfindungsgemäß eingesetzten Materialkombinationen wirtschaftlich vorteilhaft der funktionstechnisch wichtige optimale Verbund von Elastomer und Kunstharz erzielt, ohne daß eine Haftgrundvorbereitung der Kunstharzteile und/oder die Verwendung zusätzlicher Haftmittel erforderlich war. Bei Prüfung der Haftfestigkeit nach DIN 53 531 durch Zugversuche wurden lediglich Elastomerrisse nicht aber Adhäsivbrüche in der Bindungsgrenzschicht festgestellt. Offensichtlich spielt bei der Bindung von Elastomer und Kunstharz das gegenseitige Durchdringen der Molekülknäuel an der Grenzfläche, die Interdiffusion, die entscheidende Rolle. Durch die Kombination der ausgewählten eingesetzten Elastomere und Kunstharze ist also eine aufeinander abgestimmte und verträgliche Materialkombination gefunden worden, die eine optimale Verbindung durch Interdiffusion ermöglicht.

Bei der Lippendichtungsringherstellung entfallen jetzt gegenüber der herkömmlichen Herstellung teure Verfahrensschritte durch Haftgrundvorbereitung und Haftmittelauftrag, es entsteht Materialersparnis durch Einsparung von Haftmitteln einschließlich von gegebenenfalls die Arbeitssicherheit gefährdenden und die Umwelt belastenden Haftmittel-Lösungsmitteln, und wegen der betriebssicheren und ausschußsicheren Herstellbarkeit der Bindung können aufwendige Kontrolluntersuchungen im Rahmen der Fertigungskontrolle und Qualitätssicherung entfallen. Gleichzeitig sind die hergestellten Lippendichtungsringe mechanisch und thermisch höher belastbar als bekannte Lippendichtungsringe und besitzen dadurch eine verbesserte Lebensdauer. Durch die Einsparung von Verfahrensschritten bei der Herstellung ist das Herstellungsverfahren der Lippendichtungsringe leichter automatisierbar. Dabei können besonders vorteilhaft Herstellungsverfahren angewendet werden, bei denen gegebenenfalls im selben Formwerkzeug nacheinander die Kunststoffteile gespritzt und ausgehärtet und die Elastomerteile angespritzt und ausgehärtet werden. Dadurch ergeben sich, insbesondere bei der Massenfertigung, Vorteile.

Zur Herstellung der Stangendichtungsringe für Gasfedern wird, wie an und für sich aus der DE-PS 28 22 615 bekannt, der Elastomerteil direkt mit der zylindrischen Stangenführung verbunden, so daß auf eine zusätzliche ein- oder anvulkanisierte Versteifung des Elastomerteils verzichtet werden kann. Da in diesem Fall aber durch die erfindungsgemäß eingesetzte Materialkombination Kunstharz und Elastomer die Herstellung der Bindung unproblematisch ist, kann wirtschaftlich vorteilhaft auf besondere, der besseren Anbindung dienende, aufwendige, konstruktive Maßnahmen verzichtet werden.

Die Erfindung wird durch die Abbildung näher erläutert:

Die Abbildung zeigt im Querschnitt das obere Ende eines Gasfederrohrendes (1) mit der durch das Gehäuse (2) geführten Stange (3). Den Abschluß des Rohrendes (1) bildet die zylindrische Führung (4) und zur Abdichtung dient der elastomere Stangendichtungsring (5), dessen Dichtlippe (6) am Außenumfang sich zur Befestigung an das Gehäuse (2) radial anpreßt, während die Dichtlippe (7) am Innenumfang dynamisch abdichtend auf der auf- und abgehenden Stange (3) gleitet. Die zylindrische Führung (4) besteht aus glasfaserverstärktem Phenolharz und der elastomere Stangendichtteil (5) aus einem thermoplastischen, ölbeständigen Elastomer auf der Basis von Nitrilbutadienkautschuk mit Polypropylen, so daß aufgrund der Verträglichkeit der beiden Werkstoffe untereinander beim Anformen des Elastomers an die zylindrische Führung (4) in der Vulkanisierform ohne Vorbehandlung der Haftflächen und ohne Haftmittel eine feste und dauerhafte Interdiffusion-Bindung beider Teile entsteht. Durch den festen Verbund wirkt die zylindrische Führung (4) gleichzeitig als Versteifungsteil des elastomeren Dichtungsteils (5), so daß vorteilhaft die bisher verwendeten, zusätzlich einvulkanisierten Versteifungsteile nicht mehr nötig sind, und gleichzeitig erfordert der leicht herzustellende Verbund der beiden Teile keine zusätzlichen und aufwendigen konstruktiven Maßnahmen an der zylindrischen Stangenführung (4) und am elastomeren Dichtteil (5). Elastomerer Dichtteil (5) und zylindrische Führungshülse (4) bilden eine Einbaueinheit aus elastomeren Lippendichtungsring (5) mit haftfest verbundenen Versteifungsring (4).

Claims (4)

1. Lippendichtungsring zur Abdichtung rotierender Wellen oder auf- und abgehender Stangen und Kolben aus einem elastomeren Dichtlippenteil, der im Haftteil mit einem Gehäusering und/oder einem Versteifungsring aus verformungssteifem Material verbunden ist, wie insbesondere ein elastomerer Stangendichtungsring für Gasfedern, der an seiner der Dichtlippe abgewandten Stirnfläche mit einem Versteifungsring verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil oder Versteifungsteil (4) aus einem Phenolharz, einem Polyamidharz oder einem Polyimidharz, und das elastomere Dichtteil (5) aus einem ölbeständigen Elastomer auf der Basis eines thermoplastischen Nitrilbutadienkautschuks oder eines derivatisierten Nitrilbutadienkautschuks mit Polyethylen und/oder Polypropylen besteht.

2. Lippendichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil oder der Versteifungsteil (4) aus glasfaserverstärktem Phenolharz und daß der elastomere Dichtteil (5) aus einem ölbeständigen thermoplastischen Elastomer auf der Basis von Nitrilbutadienkautschuk mit Polypropylen besteht.

3. Lippendichtungsring nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgefertigte Gehäuseteil oder Versteifungsteil (4) und das elastomere Dichtteil (5) in der Form durch Anformen und Aushärten beziehungsweise Ausvulkanisieren der elastomeren Masse hergestellt und verbunden ist.

4. Verwendung des Lippendichtungsringes nach den Ansprüchen 1 bis 3 als Stangendichtungsring für Gasfedern, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Führungshülse (4) das Versteifungsteil (4) des elastomeren Dichtteils (5) bildet und daß das miteinander verbundene zylindrische Führungsteil (4) und das elastomere Dichtteil (5) eine Einbaueinheit bilden.