DE4238638A1 - Anordnung zur Abdichtung von Hydraulikzylindern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für die gegenseitige Abdichtung von teleskopartig ineinander verfahrbaren Hydraulikzylindern, denen als Druckmittel ausschließlich Wasser zuführbar ist, mit einer umlau­ senden Dichtung in einer Umfangsnut des den innenlie­ genden Zylinder tragenden Druckkolbens.

Bei teleskopartig ineinander verfahrbaren Hydraulikzy­ lindern, bei dem jeder innenliegende Zylinder mit einem Druckkolben verbunden und durch diesen verfahren wird, ist üblicherweise als hydraulisches Medium Öl oder Druckluft vorgesehen, das den jeweiligen Druckkolben durch entsprechende Beaufschlagung seiner unteren Stirnfläche nach oben verfährt oder bei Druckabsenkung ein Absenken ermöglicht.

Die Abdichtung der einzelnen in jeweils einem Zylinder gleitenden Druckkolben er­ folgt dabei durch im Druckkolben außenliegende Dichtun­ gen, die meist als Lippendichtungen oder Simmerringe ausgebildet sind.

Wenn als Hydraulikmedium ein Öl verwendet wird, ist durch die hohe Viskosität des Mediums im allgemeinen eine Abdichtung unproblematisch, soweit Außendurchmes­ ser des Druckkolbens und Innendurchmesser des außenliegenden Hydraulikzylinders eine hinreichende Konzentrizität aufweisen.

Auch bei einer Verwendung von Druckluft als Hydraulik­ medium bestehen wenig Probleme, da auch bei einer ge­ ringen Undichtigkeit an der Dichtung vorbeiströmende Luft sich im Außenraum nicht störend oder unangenehm bemerkbar macht.

Erhebliche Schwierigkeiten treten jedoch dann auf, wenn als Hydraulikmedium Wasser in Form von Leitungswasser verwendet wird. Wegen der sehr geringen Viskosität von Wasser kann dieses auch durch geringste Dichtungsspalte hindurchtreten, die sich insbesondere bei solchen Tele­ skopzylindern bei unterschiedlichen Toleranzen von Hydraulikkolben und Hydraulikzylinder oder bei einer geringfügigen Ovalität des Außenzylinders ergeben. Dar­ überhinaus kann herkömmliches Leitungswasser durch un­ terschiedliche Wasserhärte leicht zu mehr oder weniger starken Kalbablagerungen in den Dichtungsbereichen füh­ ren, abgesehen davon, daß Wasser auch eine gewisse Ag­ gressivität gegenüber Metallen aufweist.

Durch mögliche Dichtungsspalte übertretendes Wasser spritzt dann aus vorhandenen Spalten zwischen den ein­ zelnen Zylindern nach oben heraus, was üblicherweise nicht in Kauf genommen werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, eine Anordnung zu schaffen, mit der eine opti­ male Abdichtung derartiger teleskopartig ineinander verfahrbarer Hydraulikzylinder möglich ist, die nur einen geringen Aufwand erfordert und weitgehend war­ tungsfrei und betriebssicher ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgese­ hen, daß in die sich zum Außenumfang des zylindrischen Druckkolbens hin öffnende Ringnut zwei in axialer Rich­ tung übereinanderliegende, kreisförmige Querschnitte aufweisende Dichtungsringe angeordnet sind und daß die Nut, deren horizontale Breite größer ist als der Durch­ messer der Dichtungsringe, über den Druckkolben durch­ dringende Kanäle mit dem als Hydraulikflüssigkeit die­ nenden Wasser derart beaufschlagt ist, daß die Dich­ tungsringe durch den Wasserdruck an die Innenwandung des außenliegenden Hydraulikzylinders gepreßt sind.

Zweckmäßig ist es dabei, wenn die axiale Länge der Nut geringfügig kleiner ist als die Summe der Durchmesser der beiden Dichtungsringe. Es ist dabei ausreichend, wenn die Länge der Nut etwa 2,5% kleiner ist als die beiden Dichtungsring-Durchmesser.

Ferner ist es von Vorteil, wenn der Außendurchmesser der Dichtungsringe größer ist als der Innendurchmesser des angrenzenden Hydraulikzylinders. Dabei sollte der Außendurchmesser des Dichtungsringes etwa 2,5% größer als der Innendurchmesser des Hydraulikzylinders sein.

Mit einer derartigen Anordnung und Gestaltung sind ein­ mal die Dichtungsringe so aufeinandergepreßt, daß aus der Nut seitlich Wasser nicht austreten kann. Darüber­ hinaus werden bei entsprechendem Wasserdruck von innen die Dichtungsringe zu ihrem vollen Durchmesser so auf­ geweitet, daß sie sich dicht an die Innenwandung des Hydraulikzylinders anlegen.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Dichtungsringe aus einem elastischen Chloropren-Po­ lymerisat, z. B. Neopren, bestehen und ihre Shore-A- Härte etwa 80 beträgt.

Bei einer Anordnung mehrerer , ineinander verfahrbarer Hydraulikzylinder ist es zweckmäßig, wenn die unterhalb des den innenliegenden Hydraulikzylinder verfahrenden Druckkolbens angeordneten weiteren Druckkolben eine großvolumige axiale Durchgangsbohrung aufweisen, um nach Verfahren des unteren Druckkolbens bis zu seinem Anschlag auch die darüberliegenden Druckkolben mit Druck zu beaufschlagen.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Funktionsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Er­ findung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch mehrere ineinanderliegende Hydraulikzylinder mit entsprechenden Druckkolben und

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Dichtungsbereichs in einem solchen Druckkolben.

Wie man aus Fig. 1 ersieht, sind beispielsweise drei teleskopartig ineinander verfahrbare Hydraulikzylinder 1, 2 und 3 vorgesehen, wobei der mittlere Hydraulikzy­ linder 2 von einem im Hydraulikzylinder 1 abdichtend geführten Druckkolben 4 und der Hydraulikzylinder 3 von einem im Hydraulikzylinder 2 abdichtenden geführten Druckkolben 5 verfahren werden.

Als Hydraulikflüssigkeit dient dabei ausschließlich Wasser ohne eine zusätzliche Schmierflüssigkeit, wobei das Wasser unter Druck in Richtung des Pfeiles 6 zuge­ führt wird.

Bei einer entsprechenden Druckbeaufschlagung wird zunächst der Druckkolben 4 mit dem Hydraulikzylinder 2 und der Druckkolben 5 mit dem Hydraulikzylinder 3 syn­ chron angehoben, bis der Druckkolben 4 an einen nicht näher dargestellten Anschlag in einem weiteren Verfah­ ren begrenzt wird. Das durch die großvolumige Bohrung 7 im Druckkolben 4 hindurchströmende Wasser hebt dann den Druckkolben 5 mit seinem Zylinder 3 bis zur Endstellung an.

Zur Abdichtung der Druckkolben 4 und 5 gegen die je­ weils außenliegenden Hydraulikzylinder 1 bzw. 2 sind in die Druckkolben am Außenumfang Ringnuten 8 und 9 einge­ schnitten, in die jeweils zwei Dichtungsringe 10 und 11 bzw. 12 und 13 übereinanderliegend eingesetzt sind. Da­ bei steht die Ringnut 8 über einen radialen Kanal 14 mit der Durchgangsbohrung 7 und die Ringnut 9 über einen radialen Kanal 15 und einem daran anschließenden axialen Kanal 16 mit dem Flüssigkeitsraum 17 in Verbin­ dung.

Zur besseren Darstellung und Erläuterung der Dichtwir­ kung ist in Fig. 2 ein Ausschnitt des Dichtbereiches im Druckkolben 5 näher dargestellt. Wie man daraus er­ sieht, ist die Nut 9, in die die beiden Dichtringe 12 und 13 eingesetzt sind, breiter als der Durchmesser der beiden Dichtringe 12 und 13, während sie in ihrer Höhe um etwa 2,5% kleiner als die Summe der Durchmesser der beiden Dichtungsringe 12 und 13 sein soll. Darüber­ hinaus weisen die beiden Dichtungsringe 12 und 13 einen Außendurchmesser auf, der um etwa 3,0% größer ist als der Innendurchmesser des angrenzenden Hydraulikzylin­ ders 2.

Wenn nun über die Kanäle 16 und 15 Wasser unter erhöh­ tem Druck in den freien Hohlraum der Nut 9 strömt, wirkt dieser Druck auch auf die beiden Dichtringe 12 und 13, die dann durch den Wasserdruck im entgegenge­ setzten Sinn nach außen rollen, d. h. praktisch rei­ bungsfrei auf ihrer Nutanlagefläche sich entlangbewe­ gen, bis sie mit der Innenwandung des Hydraulikzylin­ ders 2 in Kontakt kommen.

Durch den Wasserdruck werden also einmal die beiden Dichtringe 12 und 13 dicht an den Hydraulikzylinder 2 gepreßt und zum anderen wird dann der Druckzylinder 5 mit dem Hydraulikzylinder 3 durch den Wasserdruck ange­ hoben. Durch diesen konstant auf die Dichtringe 12 und 13 einwirkenden Druck und ihrer damit dichten Anlage an den Hydraulikzylinder 2 wird einmal verhindert, daß Wasser über den Kanal 15 in den darüberliegenden Spalt 20 zwischen Hydraulikzylinder 2 und 3 sowie durch den Spalt 21 zwischen Druckkolben 5 und Hydraulikzylinder 2 an den beiden Dichtringen 12 und 13 vorbei in den oben liegenden Spalt 20 dringen kann.

Bei einer Druckabsenkung zum Niederfahren der Hydrau­ likzylinder wird durch die Pressung der Dichtringe 12 und 13 in der Nut 9 auch ein weiteres dichtes Anliegen an der Zylinderwandung 2 sicher gewährleistet, so daß auch dann kein Wasser nach oben austreten kann.

Als besonders zweckmäßig hat sich erwiesen, wenn diese Dichtungsringe aus einem elastischen Chlorpren-Polyme­ risat, wie z. B. Neopren (Warenzeichen der Firma Dupont) hergestellt sind und eine Shore-A-Härte von etwa 80 aufweisen. Damit ist eine hohe Dauerstandsfestigkeit und eine vernachlässigbare Dauerverformung sicherge­ stellt.

Derartige, mit Wasser betriebene Hydraulikzylinder eig­ nen sich insbesondere für die Anwendung für Badehilfen mit einem in einer Badewanne hydraulisch absenkbaren und auffahrbaren Sitz, die im allgemeinen lediglich mit Leitungswasser unter Leitungswasserdruck betrieben wer­ den. Jedoch ist auch jede andere Anwendung denkbar, bei der ein Hydraulikbetrieb allein mit Wasser ohne zusätz­ liche Schmiermittel erfolgen muß. In jedem Falle ist mit der vorstehend beschriebenen Anordnung eine opti­ male und praktisch verschleißfreie Dichtung zwischen den einzelnen Hydraulikzylindern gewährleistet. Ent­ sprechende Versuche mit 5000 Hüben haben keinerlei Nachlassen der Dichtwirkung ergeben.

Claims (8)

1. Anordnung für die gegenseitige Abdichtung von tele­ skopartig ineinander verfahrbaren Hydraulikzylin­ dern, denen als Druckmittel ausschließlich Wasser zuführbar ist, mit einer umlauf enden Dichtung in einer Umfangsnut des den innenliegenden Zylinder tragenden Druckkolbens, dadurch gekennzeichnet, daß in der sich zum Außenumfang des zylindrischen Druckkolbens (4, 5) hin öffnende Ringnut (8, 9) zwei in axialer Richtung übereinanderliegende, kreisförmige Querschnitte aufweisende Dichtungs­ ringe (10, 11; 12, 13) angeordnet sind und daß die Nut (8, 9), deren horizontale Breite größer als der Durchmesser der Dichtungsringe (10, 11; 12, 13) ist, über den Druckkolben (4, 5) durchdringende Kanäle (7, 14; 15, 16) mit dem als Hydraulikflüs­ sigkeit dienenden Wasser derart beaufschlagt ist, daß die Dichtungsringe (10, 11; 12, 13) durch den Wasserdruck an die Innenwandung des außenliegenden Hydraulikzylinders (1; 2) gepreßt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Nut (8, 9) geringfügig kleiner ist als die Summe der Durchmesser der bei­ den Dichtungsringe (10, 11; 12, 13).

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Nut etwa 2,5% kleiner ist als die der beiden Dichtungsring-Durchmesser.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Dichtungsringe (10, 11; 12, 13) größer ist als der Innendurchmesser des angrenzenden Hydraulikzylinders (1; 2).

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Dichtungsringes (10, 11; 12, 13) etwa 3% größer ist als der Innendurch­ messer des Hydraulikzylinders (1; 2).

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe (10, 11; 12, 13) aus einem elastischen Chloropren-Polymerisat bestehen.

7. Anordnung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Shore-A-Härte der Dichtringe etwa 80 beträgt.

8. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung mehrerer, ineinander verfahrbarer Hydraulikzylinder (1, 2, 3) die unterhalb des den innenliegenden Hydraulikzylinder (3) verfahrenden Druckkolbens (5) angeordneten weiteren Druckkolben (4) eine großvo­ lumige, axiale Durchgangsbohrung (7) aufweisen, um nach Verfahren des unteren Druckkolbens (4) bis zu seinem Anschlag auch die darüberliegenden Druckkol­ ben (5) mit Druck zu beaufschlagen.