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DIE
VORLIEGENDE ERFINDUNG bezieht sich auf Verbesserungen von hydraulischen
Mechanismen wie zum Beispiel Befestigungsmittel oder Muttern, und
insbesondere bezieht sich dieselbe auf Verbesserungen der Dichtungen
solcher Mechanismen und Befestigungsmittel.
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STAND DER TECHNIK
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Hydraulische
Systeme wie zum Beispiel Muttern und Befestigungsmittel eines ähnlichen
Typs sind bekannt. Die Muttern liefern eine Vorrichtung, mit welcher
ein Stift oder Bolzen nach Eingreifen in die Mutter angezogen werden
kann, wobei dieselbe Mutter dann hydraulisch betätigt wird, um eine Zugkraft
auf den Stift oder Bolzen aufzuerlegen. Die Muttern werden oft unter
Extremen von Druck und Temperatur betrieben.
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Hydraulische
Muttern oder Befestigungsmittel eines ähnlichen Typs werden normalerweise
mechanisch vorgespannt, wonach eine Quelle von hydraulischem Druck
auf eine Kammer innerhalb der Struktur auferlegt wird, um eine hydraulische
Kraft zu erzeugen, welche eine axiale Zugkraft auf einen Stift oder
eine Mutter auferlegt, in welche(n) das Befestigungsmittel eingreift.
Ein Verriegelungsbund kann angewendet werden, um diese Kraft nach
Entfernen des Drucks von der genannten Kammer aufrecht zu erhalten.
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Die
Größenordnung
der auferlegten Zugkraft hängt
von dem operativen Oberflächenbereich
der hydraulischen Kammer in der Mutter und dem Druck ab, welcher
in die Kammer eingeführt
wird und auf dieselbe wirkt. Oft ist der vorhandene operative Oberflächenbereich
der hydraulischen Kammer durch die Nebeneinanderstellung von benachbarten
Einrichtungen und die notwendige Dicke ihrer internen Struktur für das Widerstehen
von durch den eingeführten
Fluiddruck erzeugten Stressen eingeschränkt. In solchen Fällen kann
eine gestapelte Aufstellung von Kammern angewendet werden (siehe
US 436826 – Bunyan).
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Die
Ausdehnungskammern der Muttern des oben beschriebenen Stils müssen abgedichtet
werden. In manchen Baugruppen wird ein druckausübendes Fluid innerhalb einer
Blase gehalten (siehe
US 4854798 – Snyder).
Meistens bestehen Dichtungen aus ringförmigen Ringen (siehe
US 4074923 – Lathara).
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Dichtungen
für Anwendung
mit hydraulischen Hochdruckgeräten
werden normalerweise aus elastomerischen Materialien wie zum Beispiel
Nitrilkautschuk oder Polyurethan hergestellt. Die Weise, auf welche
diese gegen den Durchtritt von Fluiddruck abdichten, kann in zwei
distinktive Teile oder Mechanismen getrennt werden, welche hier
als primäre
und sekundäre
Mechanismen beschrieben werden. Der primäre Mechanismus des Abdichtens
wirkt während des
anfänglichen
Auferlegens von Fluiddruck und blockiert einfach den Durchfluß von Fluid,
und erlaubt einen Anstieg des internen Drucks. Wenn dieser Druck
steigt, wird die elastomerische Dichtung verformt und in eine Position
gezwungen, wo die Dichtung den Spalt, welcher abgedichtet werden
soll und hierin als der Extrusionsspalt beschrieben wird, überbrückt, um
eine sekundäre
Dichtung zu etablieren.
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Dokument
US 5468106 , Percival-Smith,
des Standes der Technik. zeigt Dichtungen, angeblich für den Betrieb
bei höheren
Temperaturen als sie mit herkömmlichen
Dichtungen erreicht werden. Diese Dichtungen werden mit Komponenten
der hydraulischen Baugruppe integriert, und diese sind daher nicht
auswechselbar. Abdichten wird durch Ablenken einer dünnen Kante
einer Komponente für
das Überbrücken des
Extrusionsspalts erzielt. Ein sehr rapider Stoß von viskosem Fluid ist notwendig,
um diese Kante zu verdrängen.
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Es
ist typisch für
hydraulisch aktivierte Kolben und Zylinderanordnungen, dass die
Zylinderwände
sich radial ausdehnen, wenn der Betriebsdruck steigt, und eine proportionale
Vergrößerung des
Extrusionsspalts zwischen Kolben und Zylinder verursachen. Dies
ist besonders eine Eigenschaft der oben beschriebenen gestapelten
Konfiguration (Bunyan). Stapeln wird aufgrund der Einschränkungen
der radialen Dimensionen angewendet, und die Wände solcher Muttern sind mit
Bezug auf ihre Dicke eingeschränkt.
Die Wände
dieser Muttern sind einer Steigerung in der Größe des Extrusionsspalts besonders
ausgesetzt, wenn der Druck gesteigert wird. Es besteht ein Bedarf
für eine
Dichtung, welche in diesen und anderen Systemen und bei hoher Temperatur
und hohem Druck operativ wiederverwendbar ist. Das Design von Percival-Smith
erzielt keine gute Leistung bei niedrigem Druck, und es bietet keine nützliche
wiederverwendbare Dichtung.
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Eine
einschränkende
Eigenschaft während des
Betriebs von hydraulischen Muttern ist die Effektivität der Dichtungen
derselben. Faktoren wie zum Beispiel hoher Druck, hohe Temperaturen,
und Haltbarkeit unter ungünstigen
Bedingungen kürzen
deren Anwendung und Effektivität.
Wenn diese Faktoren extrem werden, entweder einzeln oder in Kombination,
dann werden Materialien, welche gewöhnlich als Abdichtungsmittel
angewendet werden, ausfallen. Ein Ausfallmodus ist der Fluß oder die
Bewegung des Materials der Dichtung in den Extrusionsspalt unter Druck
und/oder Temperatur. An diesem Punkt kann die Abdichtung verlorengehen.
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In
GB 2190439 wird eine Dichtung
mit nach außen
vorstehenden Flanschen beschrieben, welche arrangiert sind, um parallele
Wände eines
Spalts zu kontaktieren.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Baugruppe
wie zum Beispiel ein Befestigungsmittel mit verbesserten Abdichtungseigenschaften
zu bieten, welche dazu fähig
ist, extremere Faktoren wie zum Beispiel hohe Drücke und hohe Temperaturen zu
tolerieren, und eine verlängerte
Haltbarkeit unter solchen ungünstigen
Bedingungen zu erzielen.
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NATUR DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung erfüllt
ihre Aufgabe bezüglich der
Bereitstellung einer Dichtung für
eine hydraulische Baugruppe, wobei hydraulisches Fluid in einer zwischen
wenigstens zwei Teilen der Baugruppe geformten Arbeitskammer, welche
in wenigstens zwei Moden, einem primären Abdichtungsmodus und einem
sekundären
Abdichtungsmodus, betrieben wird, beinhaltet werden soll, wobei
der primäre
Abdichtungsmodus betrieben wird, um hydraulisches Fluid auf einem
ersten Druckpegel zu beinhalten, und der sekundäre Abdichtungsmodus über dem
ersten Druckpegel betrieben wird, mit elastischer Verformung eines
metallischen Teils der Dichtung, um das Dichtungsmaterial eng mit
einem beliebigen Spalt zwischen den wenigstens zwei Teilen der Baugruppe zu
assoziieren.
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Daher
wird gemäß eines
Aspektes der Erfindung eine Anordnung nach Anspruch 1 geboten.
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Gemäß eines
zweiten Aspektes der Erfindung wird eine hydraulische Baugruppe
mit einer solchen Anordnung geboten.
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Die
Dichtung der Erfindung ist besonders geeignet für Anwendungen, wo bei auferlegtem
Druck eine wesentliche Extrusionsspaltvergrößerung vorhanden ist. Die Dichtung
der Erfindung bewegt sich mit der Außenwand. Sie trennt sich nicht
von derselben. Der Ansatz der Dichtung erhält einen gleitenden Kontakt
mit der sich radial ausdehnenden Komponente der Baugruppe aufrecht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann die Dichtung eine solche sein, welche eine sekundäre Abdichtung
von geneigten Ansätzen
hinweg erstellt, wobei eine Scherkraft entlang der Neigung den sekundären Abdichtungmodus
erzeugt. Die Neigung und das Material können aufeinander abgestimmt werden,
um eine sekundäre
Abdichtung zu erzielen, ohne dass die abwärtige Kraft ein Haften der
Dichtungsbasis unter Reibung an der Rampe verursacht, bevor die
Dichtung reagieren kann. Die spezifische Natur einer wünschenswerten
Dichtung ist eine Kombination von Faktoren, welche den Neigungswinkel, die
Materialauswahl, Zieltemperaturen, und Zieldrücke betreffen, so dass kein
einzelnes Design für
eine beliebige bestimmte Anwendung notwendig ist.
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In
einer weiteren und unterschiedlichen Ausführungsform kann die Dichtung
eine solche sein, welche eine gepreßte becherförmige Form aufweist, mit Flanschen
für das
Formen von primären
Dichtungen, und welche auf Druck reaktiv ist, um eine sekundäre Dichtung
zu formen. Die Becherform kann mit zerdrückungsbeständigen Materialien wie zum
Beispiel Keramik gefüllt
werden.
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Idealerweise
ist die Dichtung der Erfindung eine solche, in welcher sich unähnliche
Materialien für
die Dichtung und die abzudichtenden hydraulischen Baugruppenkomponenten
gewählt
werden, um eine Fusion bei extremem Druck zu verhindern.
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Es
wird offensichtlich sein, dass eine Adaptierung der hydraulischen
Baugruppe, des Mechanismus, oder des Befestigungsmittels an dem
Punkt, wo die Dichtungen an der Ausdehnungskammer befestigt sind,
durchgeführt
wird, um die gewählte
Form der Dichtung aufzunehmen. Ein geneigter Ansatz wird effektiv
sein, um den sekundären
Abdichtungsmodus zu fördern.
Eine für
einen verbesserten Betrieb ohne ein Einschränken der Interaktion zwischen den
jeweiligen Oberflächen von
Ansatz und Dichtung ausreichende Neigung ist wünschenswert. Es wird Fachleuten
auf diesem Gebiet klar sein, dass Oberflächenvorbereitung zusätzlich zu
der Auswahl von Materialien und der Geometrie der interagierenden Oberflächen wichtig
sein wird um zu etablieren, welche Stufe von Interaktion zwischen
zwei solcher Oberflächen
auftreten mag. Verschiedene Kombinationen der vorgenannten Faktoren
werden in einer beliebigen Baugruppe eine gesteigerte radiale Schubkraft
bieten, um die sekundäre
Abdichtung zu verbessern. Eine gewünschte Schubkraft wird durch diese
Aktion der hydraulischen Kraft direkt auf eine angewinkelte Basis
der Dichtung aufgelöst.
Der Rampenwinkel für
die Basis ist idealerweise so berechnet, dass er sowohl eine Reibungshaftung
der Dichtung an der Rampe verhindert, bevor diese reagieren kann,
wie auch ein Verkeilen der Dichtung, welches in einer Behinderung
der freien Bewegung der gleitenden Komponenten resultiert.
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Eine
Anzahl von Dichtungskonstruktionen wird hierin als möglich gesehen.
Die Dichtung kann eine einstückige
Ganzmetalldichtung sein und sowohl primäre wie auch sekundäre Funktionen
aufweisen. Alternativ kann eine einstückige Metalldichtung aus einer
gepreßten
becherförmigen
Dichtung mit Flanschen für
das Formen von primären
Dichtungen bestehen, reaktiv auf Druck, um eine sekundäre Dichtung
zu formen. Andere Materialien mit Widerstand gegen Zerdrücken können angewendet
werden, zum Beispiel Keramik.
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Die
Fließgrenze
der angewendeten Materialien ist wünschenswerterweise größer als
die Summe von Druck und Radiallasten, welche während des Betriebs induziert
werden, für
wiederholten Betrieb. Ansonsten kann die Dichtung auf eine einzige
Verwendung beschränkt
sein. Unter der Fließgrenze
werden die Ringe elastische Eigenschaften besitzen, welche eine
Wiederverwendung für
längere
Haltbarkeit und Langlebigkeit erlauben.
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Obwohl
die Erfindung hierin mit besonderer Bezugnahme auf hydraulische
Muttern beschrieben wird finden die Dichtungen der Erfindung Anwendung in
beliebigen hydraulischen Baugruppen, wo eine Arbeitskammer während des
Betriebs unter Druck eines hydraulischen Fluids betrieben werden
soll und es wünschenswert
ist, bei höheren
Temperaturen und Drücken
eine größere Leistungsstufe
zu erzielen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf verschiedene spezifische
Ausführungsformen der
Erfindung beschrieben, wie in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt,
wobei:
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1 bis 3 Querschnittsansichten durch
Dichtungen des Standes der Technik sind, welche die Betriebsweise
solcher Dichtungen, welche für
hydraulische Muttern gewöhnlich
sind, illustrieren;
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4 bis 8 als
Hintergrundinformation aufgeführt
werden, und keine Ausführungsformen der
beanspruchten Erfindung zeigen;
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4 ein
Querschnitt durch eine Dichtung und Elemente einer Mutter ist, welche
abgedichtet ist;
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5 und 6 Segmentschnittsansichten weiterer
Dichtungsringe sind;
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7 und 8 noch
weitere Schnittsansichten sind und zusätzliche Typen von Dichtungsringen
zeigen;
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9 eine
Querschnittsansicht durch einen Dichtungsring des Verbundstoffstils
ist, welcher gemäß der Erfindung
angefertigt wurde;
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10 einen
weiteren Verbundstoffdichtungsring gemäß der Erfindung zeigt;
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11 bis 12 Querschnittsdetails
weiterer Dichtungen zeigen, welche gemäß der Erfindung angewendet
werden können;
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13 eine
Dichtung nicht gemäß der Erfindung
zeigt, welche jedoch zu Vergleichszwecken beschrieben wird;
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14 eine
explodierte Ansicht einer hydraulischen Mutterbaugruppe ist und
ein System von Dichtungen der Ausdehnungskammer der Mutter zeigt,
welche gemäß der Erfindung
angewendet werden; und
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15 die
zusammengebaute Mutter von 14 zeigt.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In 1 ist
eine Dichtung des Interferenztyps des Standes der Technik zwischen
zwei Teilen 11 und 12 sichtbar. Der Spalt 13 ist
gegen Fluid unter Druck in Spalt 14 abgedichtet. Dies wird
hierin als der primäre
Abdichtungsmechanismus bezeichnet.
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Der
primäre
Abdichtungsmechanismus erlaubt es dem Dichtungsmedium, einen leichten
Druck gegen sich gegenüber
liegende Oberflächen
auszuüben,
um einen Eintritt von druckausübendem
Fluid bei niedrigem Druck zu verhindern, aber einen einfachen Gleitkontakt
zwischen Komponenten zu erlauben. Wenn der Druck, steigt verformt
die Kraft, welche gegen die Oberfläche der Dichtung gerichtet
ist, die Form der Dichtung. Dies verursacht einen Übergang
des eigentlichen Kontaktpunktes, an welchem Dichtung auftritt, von
dem Niedrigdruckkontaktpunkt auf diesen Bereich direkt neben dem
Extrusionsspalt. Zu diesem Zeitpunkt kann gesagt werden, dass das Dichtungsmaterial
einfach als eine Barriere oder ein Plug wirkt, um einen Verlust
von unter Druck setzendem Fluid durch den Extrusionsspalt zu verhindern. Dieser
Effekt ist hierin als der sekundäre
Abdichtungsmechanismus beschrieben.
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2 zeigt
die Form, welche unter gesteigertem Druck letztendlich von der Dichtung
adoptiert wird. Das Material der Dichtung 10 ist gegen
den Ansatz 16 abgeflacht und wird bei 15 über oder
in den Spalt 13 gedrückt,
um den sekundären
Abdichtungsmechanismus zu bewirken. Wenn zu solchen Zeitpunkten
Druck und/oder Temperaturen steigen sollten, würden die gewöhnlich in
der Dichtung 10 angewendeten Materialien schließlich in
und durch den Extrusionsspalt extrudieren, und die Dichtung wird
ineffektiv werden oder total ausfallen.
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In 3 ist
eine Verbundstoffdichtung 18 des Standes der Technik mit
einem Dichtungsausdehner 17 und Dichtungslippen 19 und 20 sichtbar, welche
einen Interferenzkontakt bewirken. Während des Betriebs wirken diese
als die primäre
Dichtung, und die Basis der Dichtung 18 formt eine Extrusionsbarriere
oder sekundäre
Dichtung während
der Anwendung, ähnlich
der in 1 und 2 oben. Diese Form von Dichtung
wird bei höherem
Druck und höheren
Temperaturen abhängig
von der Wahl von Materialien aufgrund von Extrusion an dem Spalt
wie oben beschrieben ausfallen.
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In 4 ist
ein Querschnitt durch eine Dichtung 24, angewendet zwischen
zwei Komponenten 21 und 22, sichtbar, welche während der
Anwendung mit hydraulischem Druck beaufschlagt werden, mit einem
Ansatz 23, welcher die Dichtung 24 stützt, und welcher
wie dargestellt in Richtung des Extrusionsspalts 27 angewinkelt
ist. Die primäre
Dichtung erfolgt mittels der aufwärtig zugespitzten, nach außen wirkenden
Erweiterungen, oder Lippen 28 und 29. Die Dichtung
kann an diesem Punkt mit einer Reihe unterschiedlicher Geometrien
ausgestattet werden, um eine primäre Dichtung zu erzielen, mit
Ansätzen, Flanschen,
Vorstehungen, Lippen, usw., welche nach außen gegen die benachbarte Oberfläche, gegen welche
sie abdichten sollen, wirken. Während
des Auferlegens von Fluiddruck über
der Dichtung wird die Dichtung 24 einer angewendeten Kraft
ausgesetzt, mittels welcher eine Übersetzungskraft 26 über der
Neigung des Ansatzes 23 produziert wird, wobei ein horizontal
aufgelöster
Vektor oder eine Komponente desselben die Dichtung aktiviert, drückt oder treibt
und über
dem Spalt 27 gegen die Wand der Komponenten 21 ausdehnt
oder erweitert.
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Wie
in 4 bis 12 sichtbar ist kann dieses
Prinzip für
Dichtungen angewendet werden, welche eine Reihe verschiedener Formen,
Konstruktionen, und/oder Materialien aufweisen. Sowohl primäre wie auch
sekundäre
Dichtungen werden produziert. Die Dichtungen verwenden eine Vektorkomponente
der auferlegten Kraft, um die Dichtung radial nach außen gegen
die Wand des Zylinders zu pressen. 13 zeigt
eine Anordnung, in welcher eine ringförmige Dichtung mit becherförmigem Querschnitt,
welche entweder einzeln oder mehrfach existiert, auf ähnliche
Weise wie vorher beschrieben verschiedene primäre und sekundäre Dichtungen
erstellen kann. Die Querschnittsform solcher Dichtungskomponenten
kann anders sein als die illustrierte, zum Beispiel eine V-Form.
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Idealerweise
weist die sekundäre
Dichtung Metall-auf-Metall-Kontakt auf. Diese Dichtungen sind idealerweise
aus Materialien oder Kombinationen von Materialien geformt, so dass
dieselben wiederverwendbar oder auswechselbar sind.
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Es
gibt eine Anzahl von Weisen, auf welche der primäre Dichtungseffekt wie in 4 bis 12 gezeigt
erzeugt werden kann (unten eingehender beschrieben). Wenn die Dichtung
auf einen angewinkelten Ansatz wirkt ist der Winkel der Basis der
Dichtung und der korrespondierende Winkel des Ansatzes kritisch
für das
Erstellen radialer Schubkraft gegen die jeweilige Wand, gegen welche
die Dichtung wirken soll. Der optimale Winkel wird mittels Faktoren
einschließlich
des Betriebsdrucks, der Breite und Zusammensetzung der Dichtung
und Mutter bestimmt, welche die Reibungskoeffiziente zwischen den
gleitenden Oberflächen
bestimmen. Ideale Schubkraft entwickelt einen Druck der Dichtung
gegen die Zylinderwand, welcher zusammen mit demjenigen, der auf
den angewinkelten Ansatz wirkt, dem Eintritt von unter Druck stehendem
Fluid zwischen diesen Elementen widersteht. Die optimale Konfiguration
dieser Elemente ist diejenige, welche effektiv abdichtet ohne eine übergroße Kraft
der Dichtung gegen die Zylinderwand auszuüben, welche Haftreibung verursachen
würde,
und daher ein Reiben der Oberflächen.
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In 5 und 6 sind
Schnitte von Dichtungsringen 30 und 31 sichtbar,
welche in jeweiligen Rillen 32 und 33 eine Dichtung
des O-Ring Typs (eine wirkt radial nach außen, die andere radial nach
innen) über
einer angewinkelten unteren Oberfläche 34 und 35 aufweisen
können.
Die O-Ringe und korrespondierenden O-Ringe in den Mutterkomponenten formen
die primäre
Dichtung. Wenn der Druck gesteigert wird, schiebt die aufgelöste Kraft
die Basis nach außen
(Ring 30) oder nach innen (Ring 31), um eine sekundäre Dichtung
zu formen.
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In 7 und 8 sind
Abschnitte von Dichtungsringen 36 und 37 sichtbar,
welche jeweils einen dünnen
oberen Abschnitt 38, 39 aufweisen, welcher abgelenkt
werden kann, um primäre
Abdichtung bei niedrigem Druck zu liefern. The angewinkelten Basen
etablieren die sekundären
Dichtungen.
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In 9 ist
eine in zwei Teilen, in zwei Materialien, vorzugsweise Polyurethan 42,
geformte Verbundstoffdichtung mit einer Stahlrückseite 43 sichtbar.
Die Stahlrückseite 43 ist
ein Gehäuse
mit einer angewinkelten Basis (in diesem Fall nach außen orientiert,
könnte
aber auch umgekehrt werden). Die Stahlrückseite kann formgepreßt oder
aus Materialien gefertigt sein, welche für die Anwendung bevorzugt werden.
Der Polyurethaneinsatz 42 kann zugespitzte Erweiterungen
oder Lippen 45 und 46 aufweisen. Er formt die
primäre
Dichtung und lenkt unter Druck ab, um das Gehäuse 43 wie oben beschrieben dazu
zu zwingen, den Extrusionsspalt zu überbrücken und die sekundäre Dichtung
zu etablieren. Er kann für
Temperaturen von bis zu 120°C
und/oder hohen Arbeitsdruck angewendet werden.
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In 10 ist
ein Querschnitt einer weiteren Verbundstoffdichtung sichtbar. Ein
gepreßtes
Metalldichtungsteil 48 mit Lippen 49, 50 formt
eine primäre Dichtung.
Ein daran befestigter, gefertigter Stützring 47 wird unter
Druck über
den Extrusionsspalt 51 gezwungen, um über demselben eine sekundäre Dichtung
zu formen. Der gefertigte Stützring 47 kann
vorteilhafterweise aus Bronze bestehen. Diese Dichtung wird bei
Temperaturen von bis zu 400°C
und hohem Druck effektiv sein.
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Die
Dichtung von 11 verwendet einen becherförmigen Metallpreßling 65 über einem
gefertigten Stützring 66.
In 12 hat der becherförmige Metallpreßling Flanschen 68 und 69 für das primäre Abdichten
und eine geneigte Basis 67 für die vorgenannte sekundäre Dichtung.
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Die
Dichtung von 13 verwendet einen oder mehrere
eines einfacheren Metallpreßlings, welcher
einen Spalt abdichtet, wie zuvor zwischen Komponenten 70 und 71 einer
hydraulischen Baugruppe. Die Dichtungen wirken über einem komplimentären, allgemein
konkaven Ansatz 72. Zwei becherförmige Dichtungen 73, 74 (in
ihrem nicht unter Druck stehenden Zustand gezeigt) sind über dem
Ansatz geladen. Wenn Druck auferlegt wird, erzeugt der erste Becher 73 eine
primäre
Dichtung. Wenn der Druck steigt, werden die Dichtungen in die Konkavität 72 eingedrückt, um
die Form zu adoptieren, welche in Fettschrift mittels der Nummer 74 angedeutet
ist. Ein Federeffekt in der Dichtung erzeugt primäre Abdichtung
an der Kante der Dichtung bei Kontakt mit der Komponenten 70.
Ein horizontaler Vektor der abwärtigen
Kraft dehnt die Dichtung, um eine sekundäre Dichtung gegen die Wand
der Komponenten 70 und die Lippe der Dichtungsrille an
der Komponenten 71 zu formen.
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Die
existierende Reihe von Dichtungen des Standes der Technik für Hochtemperaturanwendungen
ist ein wenig begrenzt. Dichtungen für Arbeitstemperaturen von 300°C sind individuell
unerschwinglich teuer. Ein 5-stapeliges
hydraulisches Befestigungsmittel des Bunyan Typs (siehe
US 4854798 ) würde
10 derselben
aufweisen. Viele Anwendungen gehen weit über diesen Betriebsbereich hinaus.
Mit der vorliegenden Lösung
wurden einfache, aber effektive Dichtungen mittels leicht erhältlichen
Materialien wie zum Beispiel Blech, Bronze und Stahllegierungen
entwickelt. Die Dichtung des Dokuments
US 5468106 , Percival-Smith, des Standes
der Technik is unzureichend, da sie mit Komponenten der hydraulischen
Baugruppe integriert und nicht auswechselbar ist. Sie verfügen über keinerlei
primären Abdichtungsmechanismus,
und sie können
bei niedrigem Druck nicht aktiviert werden. Die Anzahl von Arbeitszyklen
solcher Dichtungen ist beschränkt,
und Komponentenersatzkosten sind hoch.
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Eine
Dichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird gezeigt (siehe unten), welche an einem Muttertyp
mit einer einzigen Kammer befestigt ist. Wenn diese in der unten
dargestellten Konfiguration (siehe 14) angewendet
wird, erlaubt die Erfindung das Anwenden einfacher Dichtungen, welche
unter großem
Druck funktionieren. Zwei Ringe werden angewendet, und sie bestehen
normalerweise aus Bronze oder einer Nickellegierung. Wenn Druck
während
des Ladens in den abgedichteten Hohlraum eingeführt wird, formt der mit den
Zylinderwänden
in Kontakt stehende dünne
Lippenabschnitt der Dichtungen eine primäre Dichtung. Wenn der Druck
steigt, wird die Metalldichtung jedoch von einem einfachen Vektor
der hydraulischen Kraft und Geometrie in den Spalt getrieben, um
den Extrusionsspalt zu überbrücken und
abzudichten. Diese scheinbar einfache Anordnung bietet eine Reihe
von wesentlichen Vorteilen, nicht zuletzt angemessene Kosten. Wenn
dieselbe bei hohen Temperaturen angewendet wird, wird die Bronze
ausglühen
und somit Probleme einer Kalthärtung
lösen,
welche ansonsten während
der Anwendung auftreten könnten.
Andere Ringe können
je nach der Anwendung aus gehärtetem
Stahl, Gußzinnbronze,
Aluminium usw. hergestellt werden. Das grundsätzliche Prinzip liegt in der Anwendung
eines Vektors der hydraulischen Kraft, welche von dem geneigten
Ansatz abgeleitet wird, um die Metalldichtung zu dehnen und während des Betriebs
eine sekundäre
Metall-auf-Metall-Dichtung zu formen. Die Dichtungen können wo
erforderlich mittels Haltevorrichtungen wie zum Beispiel solchen, welche
in manchen Dichtungen des Standes der Technik angewendet werden,
physisch in Position gehalten werden.
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14 (ausgedehnt)
und 15 (zusammengebaut) zeigen einen Querschnitt durch
eine hydraulische Mutter mit einem in einen Zylinder 52 eingebauten
Kolben 51, welche eine Kammer 53 formen. Wenn
die Kammer 53 mit Fluid unter Druck geladen wird (mittels
einer der herkömmlichen
Ladevorrichtungen) wird der Kolben nach oben gedrückt, um die
Kammer auszudehnen. Der Sperrring 59 kann an dem Gewinde 58 nach
oben gegen die Flansch 60 des Kolbens geschraubt werden,
um die Erweiterung zu halten. Während
der Anwendung wird ein Bolzen oder Stift (nicht dargestellt) durch
eine zentrale Bohrung 61 geschoben, um in das Muttergewinde 62 einzugreifen.
Während
des Ausfahrens der Mutter wird der Bolzen mittels des gegen das
Teil, welches zwischen die Mutter und die Stütze für den Stift eingeklemmt wird, anliegenden
Zylinders 52 angezogen. Diese Baugruppe wird mit Dichtungen 63, 64 ,nur
aus Metall' gezeigt,
welche aus leicht herzustellenden, ringförmigen Nickellegierungsringen
bestehen können.
Tests haben bewiesen, dass diese Muttern normalerweise Betriebstemperaturen
von mehr als 650°C
und extremem Druck widerstehen können.