DE7831410U1 - Dichtung für hin- und hergehende Maschinenelemente - Google Patents

Description

Ο&Κ Orenstein & Koppel Aktiengesellschaft 1 poo Berlin 20, Brunsbütteler Damm 144 - 2o8

PAT 1162/1163

Lorenz GmbH
624o Königstein 2/Ts., Am Burgenblick 9

Dichtung für hin- und hergehende Maschinenelemente

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für hin- und hergehende Maschinenelemente, insbesondere für die Abdichtung von Stangen | bei Hydraulikzylindern, mit einer Dichtung, deren außenliegende

I Dichtlippe gegen das Gehäuse- und deren innenlieg-ende Dicht- \ lippe gegen das axial hin- und hergehende Maschinenteil ab- ^! dichtet, einem weiteren zwischen der Dichtung und einem Druckraum zugewandten vorgeschalteten Schutzelement und einem der Atmosphäre zugewandten Abstreifer.

Bei Maschinenelementen, wie z. B. Kolben von Hydraulikaggregaten oder anderen Arbeitsgeräten mit einseitig bzw. j doppelseitig herausgeführten Kolbenstangen, die durch Druck beaufschlagt werden, treten infolge der verschiedenen Arbeitsrichtungen sowie der verschiedenen Arbeitsgeschwindigkeiten § des hin- und hergehenden Teils und der ständig wechselnden Druckunterschiede zwischen Druckraum und Atmosphäre nachteilige Einflüsse an der Dichtung auf, die zu Beschädigungen und Undichtigkeiten führen.

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Bei einer bekannten Dichtungsanordnung, bei der einer üblichen Lippendichtung ein Abstreifring nachgeschaltet ist, wird ein weiterer Ring mit rechteckigem Querschnitt der Lippendichtung vorgeschaltet, um zu verhindern, daß die Dichtwirkung infolge zu geringer Vorspannung bei "Nulldruck" beeinträchtigt wird. Der vorgeschaltete Ring mit rechteckigem Querschnitt hat die Aufgabe, den für die Dichtung erforderlichen Mindestdruck vor der Dichtung aufrechtzuerhalten. Infolge Druckaufbau zwischen dem Ring mit rechteckigem Querschnitt und dem Dichtelement (Schleppdruck) treten Verformungen und Schaden an dem Rechteckring auf, die zum Ausfall des gesamten Dichtungssystems führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile der bekannten Abdichtungen aufzuheben und eine Verbesserung von Dichtungen für hin- und hergehende Maschinenelemente dadurch zu erzielen, daß die Zerstörung der Dichtlippen durch im Öl mitgeführte Schmutzpartikel verhindert wird. Außerdem soll verhindert werden, daß die Dichtung infolge Druckpulsation bzw. schnellem Druckwechsel in Schwingungen gerät. Des weiteren soll vermieden werden, daß durch den Einfluß von Luft-Gas-Bläschen Dichtungsschäden entstehen.

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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß ein vorgeschaltetes Schutzelement mit einer auf den Öldruckraum zu gerichteten Lippe versehen ist, die die hin- und hergehende Kolbenstange berührt und Durchbrechungen aufweist, die eine Verbindung zwischen dem Öldruckraum und dem zwischen dem vorgeschalteten Schutzelement und der Lippendichtung gebildeten Ölraum herstellen.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein in dem Gehäuse eines Arbeitszylinders untergebrachtes, eine Stange umgebendes Dichtungssystem,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Dichtungssystem

eines Kolbens, das das erfindungsgemäße Schutzelement enthält,

Fig. 3 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Schutzelements nach den Linien X-X der Fig. 1, mit Teilschnitt der Lippe mit Ausgleichsbohrung,

Fig. 4 eine Ansicht des Schutzelements in radialer Richtung mit Teilschnitt der Lippe mit Kerben am Außenumfang.

In dem Gehäuse 1 ist eine Führungsbohrung 2 angeordnet, in der sich eine Kolbenstange 3 hin- und herbewegt, die durch einen Kolben 4 beaufschlagt wird. Gegen den bei Beaufschlagung des Kolbens 4 im Öldruckraum 5 auftretenden Druck ist die Kolbenstange 3 im wesentlichen durch eine in der Nut 6 des Gehäuses 1 angeordnete Lippendichtung 7 abgedichtet; diese besteht aus der gegen das Gehäuse 1 gerichteten Dichtlippe 8, der gegen die Stange gerichteten Dichtlippe 9, einer ovalen Nut 1o, einem eine Vorspannung der Dichtlippen 8 und bewirkenden Vorspannelement 11, einem Dichtkörper 12, einer ringförmigen Nut 13 und dem in diese eingesetzten Stützring 14. Ein Schmutzabstreifer 15 ist in einer Nut 19 des Gehäuses 1 angeordnet und besitzt eine gegen die Atmosphäre gerichtete Abstreiflippe 16, durch die der auf der Kolbenstange 3 haftende Schmutz abgestreift wird. Zwischem dem Öldruckraum 5 und der Lippendichtung 7 ist ein Schutzelement in einer Nut 18 des Gehäuses 1 angeordnet. Das aus Elastomer bestehende Schutzelement 17 enthält eine gegen die Kolbenstange 3 und den Öldruckraum 5 gerichtete Lippe 2o und im wesentlichen axial angeordnete Ausgleichsbohrungen 21. Anstelle der Ausgleichsbohrungen 21 können auch, wie in Fig. gezeigt, in einem Schutzelement 31 dem Ausgleich des Druckes dienende Kerben 32 angebracht sein. Vor Inbetriebnahme wird der ölraum 22 über die Bohrung 25 mittels der Entlüftungsschraube 24 entlüftet. Fig. 2 zeigt einen Kolben 4o, der in

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einem Zylindergehäuse 41 mittels Kolbenführungsringen 42 und 43 geführt wird, die jeweils einen Schlitz 6o bzw. 61 enthalten. Die Kolbenführungsringe sind in den Kolbennuten 5 8 und 59 angeordnet. Die Abdichtung der Druckräume 44 und 45 gegeneinander erfolgt im wesentlichen durch die in der Nut 46 im Kolben eingesetzte Kolbendichtung 47, die aus einem Dichtring 4 8 und einem Vorspannelement 49 besteht. An dem auf den Druckraum 44 zugerichteten Ende des Kolbens 4o ist in der Nut 5o das Schutzelement 51 angeordnet, das mit Ausgleichsbohrungen 5 3 versehen ist, die im wesentlichen axial gerichtet sind. Das Schutzelement 55, das in der Kolbennut 57 angeordnet ist, enthält Ausgleichsbohrungen 56 und ist mit seiner Lippe 54 gegen den Druckraum 45 gerichtet.

Die Arbeitsweise ist wie folgt:

Der Schmutzabstreifer 15 (Fig. 1) liegt mit seiner elastischen Abstreiflippe 16 in Richtung At-mosphäre auf der sich in axialer Richtung hin- und herbewegenden Kolbenstange 3. Der Schmutzabstreifer dient dazu, das Eindringen fester Schmutzteilchen sowie Wasser usw. in das Innere des hydraulischen bzw. pneumatischen Systems zu verhindern. Der durch den Schmutzabstreifer 15 erzielte Schutz erstreckt sich auf Verunreinigungen des Druckmittels, Zerstörung der Lippendichtung

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vom Rücken her und Beschädigung der Oberflächen der bewegten Teile und der Führungsbohrung 2. Die Abdichtung des unter Druck stehenden Öldruckraumes 5 gegenüber der Atmosphäre erfolgt über die Lippendichtung 7.

Diese Lippendichtung 7 ist so gestaltet, daß der vor der Dichtung im Ölraum 22 herrschende Arbeitsdruck die beiden Dichtlippen 8 und 9 soweit auseinanderspreizt, bis diese in der Nut 6 und auf der sich bewegenden Kolbenstange 3 angepreßt werden und dadurch die Abdichtung bewirken. Da diese Anpressung in vielen Anwendungsfällen, vor allem bei geringen Arbeitsdrücken, nicht ausreicht, wurde zwischen die beiden Dichtlippen 8 und 9 ein Vorspannelement 11 eingesetzt, das für eine ausreichende Vorspannung und damit Abdichtung sorgen soll. Die aus Elastomer bzw. Polymer bestehende Lippendichtung 7 verhält sich nach der Theorie unter hohem Druck wie eine zähe Flüssigkeit und hat somit das Bestreben,in den Ringspalt 2 3 auf der druckabgewandten Seite der Dichtung zwischen Gehäuse 1 und die Kolbenstange 3 zu fließen. Um dies zu vermeiden, ist ein aus einem formbeständigen Material bestehender Stützring 14 in der Lippendichtung 7 angeordnet, der eine Spaltextrusion (Beschädigung der Dichtung) verhindert. Der Lippendichtung 7 ist ein Schutzelement 17 vorgeschaltet, dessen elastische Lippe 2o zum Öldruckraum 5 zeigt und mit Vorspannung auf die Kolbenstange 3 wirkt. Die Lippe enthält Ausgleichsbohrungen 21 bzw. Kerben 32 definierter Größe, über die der

Druckausgleich zwischen Ölraum 5 und 22 erfolgt. Während der Ausfahrbewegung der Kolbenstange 3 können die im öl mitgeführten Schmutzpartikel nicht unter die aktive Dichtlippe 9 gezogen' werden und diese beschädigen, wie es bei herkömmlichen Dichtungssystemen der Fall ist, da das Schutzelement 17 Schmutzteilchen von der Lippendichtung 7 fernhält, über die Ausgleichsbohrung 21 in dem Schutzelement 17 können deshalb keine Schmutzteilchen unter die Dichtlippe 9 gelangen, weil bei Dichtheit der Lippendichtung 7 kein entsprechend großer Ölfluß zwischen Ölraum 5 und 2 2 stattfindet, der Schmutzteilchen mittransportieren könnte. Weiterhin dient das Schutzelement 17 dazu, vor der Lippendichtung 7 einen Ölraum 22 zu schaffen, in der die im Hydrauliksystem wirkenden Druckpulsationen weitgehend abgeschwächt bzw. gedämpft werden, so daß Schwingungen der Lippendichtung 7, die ebenfaLls zu Undichtheiten der Dichtung führen könnten, weitgehend verhindert werden. Außerdem soll durch das vorgeschaltete Schutzelement 17 verhindert werden, daß in den entlüfteten Ölraum 22 Luftblasen eingeschwemmt werden. Unter Druck mit dem Öl unter die Dichtlippe der Dichtung geratene Luftbläschen werden aufgrund ihrer geringen Viskosität auch dann aus dem Dichtungsbereich entfernt, wenn das sie umgebende Öl zurückgehalten wird. Bei diesem Vorgang expandieren die Luftbläschen direkt hinter der Dichtlippe und reißen Riefen in die Dichtung und auch in die metallischen Führungslemente. Eine andere Folge von in den Ölraum 22 geratenen Luftbläschen ist der

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sogenannte Dieseleffekt, der dann entsteht, wenn die Luft bei hoher Geschwindigkeit verdichtet wird und sich dabei so stark erhitzt, daß sich das Luft-Gas-Gemisch, das durch Verdampfen von leichtflüchtigen Ölanteilen entsteht," selbst entzündet. Bei diesem Vorgang entstehen außerdem hohe, örtliche Druckspitzen, was besonders starke Beschädigungen an den Dichtungen zur Folge hat. Die Entlüftung des Ölraumes 22 wird nur ein Mal vor Inbetriebnahme des Arbeitsgerätes über die Bohrung 25 und die Entltif turtgsschraube vorgenommen, so daß der Ölraum 22 ständig mit Öl gefüllt bleibt.

Fig. 2 stellt das erfindungsgemäße Dichtungssystem einer Kolbenabdichtung dar, bei dem die Schutzelemente 51 und die Kolbenführungsringe 43 und 42 sowie die Kolbendichtung 47 vor den bereits beschriebenen negativen Einflußgrößen Schmutz, Druckschwingungen und Luftbläschen schützen.

Bezeichnung der Bezugsziffern

1	Gehäuse	44	Druckraum
2	Führungsbohrung	45	Il
3	Kolbenstange	46	Nut
4	Kolben	47	Kolbendichtung
5	Öldruckrauiti	48	Dichtring
6	Nut	49	Vorspannelement
7	Lippendichtung	5o	Nut
8	Dichtlippe	51	Schutzelement
9	Il	52	Lippe
1o	Nut	53	Ausgleichsbohrung
11	Vorspannelement	54	Lippe
12	Dichtkörper	55	Schutzelement
13	Nut	56	Ausgleichsbohrung
14	Stützring	57	Kolbennut
15	Schmutzabstreifer	58	Il
16	Abstreiflippe	59	Il
17	Schutzelement	6o	Schlitz
18	Nut	61	Il
19	Nut
2o	Lippe
21	Ausgleichsbohrung
22	Ölraum
23	Ringspalt
24	Entlüftungsschraube
25	Bohrung
31	Schutzelement
32	Kerben
4o	Kolben
41	Zylindergehäuse
42	Kolbenführungsring
43	Il

Claims (1)

1. O&K Orenstein & Koppel Aktiengesellschaft loop Berlin 2o, Brunsbütteler Damm 144 - 2o8

   PAT W-fra/1163

   Lorenz GmbH
   624o Königstein 2/Ts., Am Burgenblick 9

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   1. Dichtung für hin- und hergehende Maschinenelemente,

   insbesondere für die Abdichtung von Stangen bei Hydrau

   likzylindern, mit einer Dichtung, die sowohl gegen das Gehäuse als auch gegen das axial hin- und hergehende

   Maschinenteil dichtet, einem weiteren zwischen der Dichtung und dem Druckraum des Zylinders angeordneten Dichtelement und einem der Atmosphäre zugewandten Abstreifer, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgeschaltetes Schutzelement (17) mit einer auf den Öldruckraum (5) zu gerichteten Lippe (2o) versehen ist, die die hin- und hergehende Kolbenstange (3) berührt und Durchbrechungen (21, 32) aufweist, die eine Verbindung zwischen dem Öldruckraum (5) und dem zwischen dem vorgeschalteten Schutzelement (17) und der Lippendichtung (7) gebildeten Ölraum (22) herstellen.

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   ■2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe (2o) des vorgeschalteten Schutzelements (17) mit Ausgleichsbohrungen (21) definierter Größe versehen ist."

   3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgeschaltete Schutzelement (17) an seinem Außenumfang mit axialen Kerben (32) von definierter Größe versehen ist.