DE7417490U - Kolbendichtung - Google Patents

Description

Die Neuerung betrifft eine doppelt wirkende Kolbendichtung, mit der sowohl eine dynamische als auch statische Abdichtung zwischen den Wandungen eines Zylinders und eines gleitenden Kolbens, der zwei unter Druck stehende Räume voneinander trennt, erzielt werden kann. Der Kolben kann dabei frei sein, oder mit einer Kraftübertragungsstange verbunden sein. Die vorbekannten Dichtungen der gattungsgemäßen Art sind oft unter Verwendung von Ringen verschiedener Querschnitte hergestellt, wobei U-förmige Querschnitte oder kreisringförmige Querschnitte hervortreten, die in Nuten angeordnet sind, die entweder Rücken an Rücken oder Fläche an Fläche liegend voneinander getrennt sind. Es gibt dabei kombinierte Dichtungen, die sich in einer einzigen Nut befinden, deren Zusammenbau jedoch durch drei voneinander getrennte Teilstücke geschieht. Die einstückigen existierenden Dichtungsanordnungen sind abgeleitet von der Verbindung von U-förmigen Grundringen und benutzen Flachringe, die im mittleren Dichtungsbereich ein Gegenmittel gegen eine Extrusion bilden. Es sind ferner Dichtungen bekannt, bei denen ein innerer elastischer Kern vorgesehen ist, der einen Kontaktring zu der abzudichtenden Fläche zusammendrückt. Es sind ferner kombinierte Dichtungen bekannt, bei denen Ringe verschiedener Querschnitte, wie beispielsweise quadratische, rechteckige Ringe u.dgl., Verwendung finden, die an den Enden der mittleren Dichtungsbereiche eingesetzt sind. Die Dichtungsanordnungen unter Verwendung verschiedener voneinander getrennter Ringe ermöglichen eine Drucksteigerung zwischen den Endringen und provozieren somit bei Eintritt von Luft, die bei Kolbenaggregaten kaum zu eliminieren ist, das Auftreten von unter Druck stehenden Taschen, selbst wenn sich die Einrichtung nicht im Betrieb befindet. Bezüglich der einstückigen Dichtungen ist zu bemerken, dass diejenigen mit flachen oder rechteckigen Endringen einen sehr schlechten Wirkungsgrad mit sich bringen, da sie sehr große Kontaktflächen haben, und die Verwendung von U-förmigen Ringen ist noch ungünstiger, da hier Kontaktlippen selbst in den inneren statischen Dichtungsbereichen vorhanden sind, was überflüssig ist.

Der vorliegenden Neuerung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Dichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die doppelseitig wirkt, in einer einzigen Nut unterzubringen ist, einen sehr guten Wirkungsgrad mit sich bringt und jede Gefahr einer Drucksteigerung zwischen Endringen vermeidet.

Die neuerungsgemäße Lösung besteht im Wesentlichen darin, dass die Dichtung aus einem einstückigen Block besteht, der aus zwei einander identischen, aus gewebeverstärktem synthetischem Gummi hergestellten Topfmanschetten gebildet ist, die fest mit einem mittleren Kern verbunden sind, der aus einem unverstärkten synthetischen Gummi geringer Härte hergestellt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Außenbereich des mittleren Kernes zur Verbesserung des Gleitens bei niedrigem Druck eine Nut auf, in der ein Kontaktring aus einem Material mit einem sehr guten Reibkoeffizienten angeordnet ist.

Die neuerungsgemäße Dichtung gewährleistet äußerst zuverlässig eine einwandfreie dynamische und statische Dichtigkeit, und zwar selbst dann, wenn der Kolben in einer kleinen Drehbewegung bewegt wird, entweder in Kombination oder ohne Kombination mit seiner geradlinigen Hin- und Herbewegung.

Mit dem Gegenstand der Neuerung ist die Explosionsgefahr durch einen thermodynamischen Effekt auf das Luft-Öldampfgemisch, das sich zwischen Dichtungslippen ansammeln kann, und das nicht evakuiert werden kann, beseitigt, wodurch die Dichtung sehr zuverlässig ist. Die Dichtung arbeitet wirtschaftlich, da sie eine lange verstärkte Lippe in dynamischem Kontakt mit dem Zylinder bildet, sowie einen einfachen Ring in statischem Kontakt mit dem Boden der Nut. Des Weiteren ist der Vorteil einer automatischen Schmierung der Dichtungslippen bei der Beanspruchung der Dichtung während der Benutzung des Kolbenaggregates gegeben.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Neuerung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine Kolbendichtung gemäß der Neuerung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch die Dichtung nach Fig. 1, einmontiert in den Kolben im Inneren eines Zylinders,

Fig. 3, 4 und 5 Schnittdarstellungen dreier weiterer Ausführungsformen der Dichtungen gemäß der Neuerung,

Fig. 6 eine vereinfachte Schnittdarstellung durch eine weitere Ausführungsform einer Dichtung gemäß der Neuerung,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung durch eine Dichtung nach Fig. 6, angeordnet ist in einem Kolben im Inneren eines Zylinders.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Kolbendichtung ist ein einstückiger Block vorhanden, der durch gleichzeitiges Vulkanisieren der ihn bildenden Bestandteile hergestellt ist, aber auch auf andere Weise hergestellt sein kann, der aus zwei üblichen und bekannten Topfmanschetten 1a und 2a besteht, die aus gewebeverstärktem synthetischem Gummi hergestellt sind, und ferner aus einem mittleren Kern 3a aus einem synthetischen Gummi geringer Härte, das nicht verstärkt ist. Der mittige Kern 3a hat innenseitig ein Profil 7, das geradlinig oder gewölbt sein kann oder jede andere Form haben kann. Seine Flanken 8 haben ein Profil, das sich vollständig dem Profil der inneren Lippen der Topfmanschetten anpasst. Der Außenbereich 9 des Kernes 3a weist eine Nut 10 auf, in der ein Kontaktring 4 angeordnet ist. Der Kontaktring 4 muss aus einem Material mit einem sehr guten Reibkoeffizienten bestehen, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen-Gemische oder andere Materialien mit den gleichen Charakteristiken. Dieser Kontaktring 4 muss im Querschnitt absolut gleich dem der Nut 10 sein, um jegliche Art von Volumenüberschuss zu vermeiden, der die Ursache für die Anhäufung eines Luft-Ölgemisches sein könnte. Die Dichtung wird so gegossen, dass der maximale mittlere Querschnitt 11 leicht unter Spannung bezüglich des Nominalquerschnittes 12 der Nut gesetzt ist, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist und wie sie zur Aufnahme einer derartigen Dichtung dient. Die Außenkanten 13, d.h. die Absätze der Topfmanschette, haben einen Außendurchmesser geringer als der Durchmesser des Zylinders 14 (Fig. 2) dergestalt, dass die Dichtung bei ihrer Montage in der Nut nur einen Kontakt mit der Zylinderwand etwa über die Hälfte der Länge des Manschettenschenkels hat, der zwischen dem Absatz 13 und dem Ende der Lippenspitze 15 liegt. Einmal eingesetzt, hat daher die Dichtung als Kontaktfläche mit dem Zylinder, wenn eine Druckbeaufschlagung nicht existiert, nur die Hälfte der Topfmanschettenschenkel, d.h. die Hälfte der Abstände 13 15, den Außenbereich 9 und den Gleitring 4.

<NichtLesbar>

Das Vorhandensein dieser Spezialringe beseitigt jede Gefahr des Kolbenfraßes oder des Ovalwerdens des Zylinders.

Die Form des in Fig. 2 dargestellten Halbkolbens 2
<NichtLesbar>
einfach und daher sehr wirtschaftlich herzustellen, wobei die Ringdichtung 25, die zwischen die beiden Halbkolben 24 geklemmt ist, die Dichtigkeit längs der Kraftübertragungsstange 26 sowie zwischen den beiden Halbkolben
<NichtLesbar>
selbst gewährleistet.

Wenn die Kolbendichtung gemäß der Neuerung bei niedrigem Druck verwendet werden soll, müssen die Nut 10 und der Kontaktring 4 vorhanden sein, um den Reibwert herabzusetzen und das Leistungsvermögen zu vergrößern. In der Mehrzahl der Benutzungsfälle jedoch werden derartige Dichtungen bei mittleren und hohen Drücken in hydraulischen Aggregaten verwendet. In diesen Fällen ist die Ausführungsform nach Fig. 3 zweckmäßig, bei der weder eine Nut 10 noch ein Kontaktring 4 vorgesehen ist.

In anderen Benutzungsfällen hat man keine große Kolbenlänge zur Verfügung und man kann dann die Dichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 noch dadurch verkleinern, dass man die nach innen weisenden mittleren Rippen der Spezialringe 5 und 6, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, fortlässt, so dass man bei den Spezialringen dann nur noch die Ringmantelabschnitte 17 und die als Anti-Extrusionsmittel wirkenden Nasen 18 findet und der gesamte Ring als Führungsstück 27 dient. Besteht jedoch die Gefahr, dass auch beträchtlich tangentiale Kräfte einwirken oder dass recht hohe Kippmomente auftreten, zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 eine Lösung, die eine besonders gute Führung durch Teilung des Führungsstückes 27 in zwei voneinander getrennte Teilstücke 28 und 29 beinhaltet. Es ist einerseits ein Ring 28 vorgesehen, der ausschließlich als Anti-Extrusionsmittel dient, und dann getrennt davon und in einer gewünschten Entfernung ein oder mehrere Führungsringe 29, die geschlitzt ausgebildet sind, um durch entsprechende Aufweitung auf dem entsprechenden Kolbenabschnitt montiert werden zu können.

Aus Vorstehendem ergibt sich, dass der Gegenstand der Neuerung leicht auf die verschiedensten Betriebsbedürfnisse durch Modifizierung seiner Grundelemente eingestellt werden kann und damit mit einer derartigen Dichtung die verschiedensten, auch komplexen Probleme gelöst werden können.

In Fig. 6 ist eine weitere Dichtung gemäß der Neuerung dargestellt, die der vorstehend beschriebenen Zubehörteile entkleidet ist und die nur noch die beiden Topfmanschetten 1 und 2 zeigt, die fest mit dem Kern 3 zu einem einstückigen Block verbunden sind. In Fig. 7 ist eine solche Dichtung in montiertem Zustand dargestellt und anhand der Fig. 7 soll die Funktionsweise dieses einstückigen Dichtungsblockes als Grundelement näher erläutert werden. Herrscht in dem Raum A der Druck, herrscht in dem Raum B ein kleiner oder gar kein Druck. Der Druck PA wirkt auch in der Nut 30, in der sich der einstückige Dichtungsblock befindet. Der Druck PA wirkt auf den ganzen ringförmigen Querschnitt 12, der vorstehend definiert wurde, und drückt die Dichtung insgesamt auf der Seitenfläche 31 der Nut 30 mit einer Kraft F zusammen. Geht man von einer abgesetzten Kante 32 der Topfmanschetten aus, sowie von ihrer zueinander umgedrehten Montagelage, wirkt der Druck auf einem großen Teil des Schenkels 33. Hieraus resultiert eine diagonale Zusammendrückung des mittigen Kernes 3. Da letzterer jedoch aus einem inkompressiblen Material besteht, bilden sich mehrfache Kräfte f auf dem Innenumfang der Topfmanschette 1 aus, die danach trachten, deren Lippe 34 gegen den Zylinder 35 zu pressen. Die besondere Funktionsweise des Gegenstandes der Neuerung leitet sich hieraus ab. Wenn im Raum A ein Druck herrscht, gewährleistet die gegenüberliegende Lippe 34 der Topfmanschette 1 die Abdichtung während der Verlagerung des Kolbens, während die Lippe 33 der Topfmanschette 2 geschmiert wird. Bei Bewegungsumkehr, wenn der Druck in dem Raum B herrscht, wird in der gleichen Weise die Lippe 34 der Topfmanschette 1 geschmiert während die Lippe 33 der Topfmanschette 2 die Abdichtung gewährleistet.

<NichtLesbar>

Claims (1)

1. Kolbendichtung für doppelt wirkende Kolben, gekennzeichnet durch einen einstückigen Block, der aus zwei identischen Topfmanschetten (1, 1a und 2, 2a), die aus gewebeverstärktem synthetischen Gummi gebildet sind, aufgebaut ist, die fest mit einem mittleren Kern (3, 3a) verbunden sind, der aus einem unverstärkten synthetischen Gummi geringer Härte gebildet ist.

2. Kolbendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenabschnitt des Kernes (3a) mit einer Nut (10) versehen ist, in dem ein Kontaktring (4) aus einem Material mit gutem Reibkoeffizienten angeordnet ist.

3. Kolbendichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ihr mittlerer Querschnitt (11) geringfügig größer als der Querschnitt der ringförmigen Nut (30) zur Aufnahme der Dichtung ist.

4. Kolbendichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mittige Kern (3, 3a) ein gewölbtes Innenprofil hat.

5. Kolbendichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenenden der beiden Topfmanschetten (1, 1a und 2, 2a) einen Durchmesser geringer als der Durchmesser des Zylinders (14) haben derart, dass etwa die Hälfte der Länge der entsprechenden Schenkel (33, 34) einer jeden Topfmanschette (1, 1a, 2, 2a) in Berührung mit dem Zylinder (14) steht.

6. Kolbendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Nut (30) zur Aufnahme der Dichtung größer ist als die Höhe der Dichtung.

<NichtLesbar>

7. Kolbendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
<NichtLesbar>

11. Kolbendichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Ringe aus zwei gesonderten Teilstücken (28 und 29) besteht, von denen einer (28) als Anti-Extrusionsmittel in Berührung mit der Topfmanschette (1a und 2a) steht, während die anderen Abschnitte (29) abständig von den erstgenannten Abschnitten (28) zu Führungsstücken auf dem Kolben angeordnet sind.