SE522532C2 - Tätningsanordning för att hindra damm och smuts att tränga in till smörjda ytor och hydrauloljetätningar hos en hydraulcylinder - Google Patents

Description

25 30 522 552 2 u u | » n ~ o n en oo- Ett helt annat tätningsproblem hos stötdämpare med hydraulcylinder är att damm och smuts utifrån kan nå smörjda ytor och hydraultätningar och därigenom orsaka driftstörningar och allvarligt slitage på hydraulcylindern.

Vid användning av stötdämpare med hydraulcylinder i mycket smutsig och dammig miljö utgör nedsmutsning utifrån ett mycket allvarligt problem som ännu ej lösts på ett tillfredsställande sätt.

Liknande problem, som ovan beskrivits i samband med stötdämpare, finns givetvis på alla typer av hydraulcylindrar, såsom vanliga hydraulcylindrar på fordon eller hydraulcylindrar på lastkranar eller liknande.

Föreliggande uppfinning är såsom framgår av beskrivningsinledningen, inriktad på detta tätningsproblem.

I det följande beskrivs ett exempel på ett arbetsområde där problem med nedsmutsning av hydraulcylindern utifrån är mycket svårbemästrat.

I samband med transport av tunga laster, t. ex. vid anläggningsarbeten, utnyttjas ofta fordon av typen ramstyrda dumprar. Sådana fordon kan köras med stora och tunga laster på områden där det inte finns vägar, vilket exempelvis kan vara aktuellt vid transporter i anslutning till väg- och tunnelbyggen, sandtag, gruvor och liknande miljöer.

En ramstyrd dumper av i sig känt slag är uppbyggd av en främre fordonsdel, en s.k. motorenhet, som i sin tur innefattar en främre ram som uppbär bl. a. en motor och en främre hjulaxel. Dessutom innefattar dumpern en bakre fordonsdel i form av en s.k. lastenhet med en bakre ram, vilken i sin tur uppbär två hjulaxlar, en främre boggiaxel och en bakre boggiaxel. Fordonet är normalt omkopplingsbart inrättat för drift med olika hjulkombinationer, varvid samtliga sex hjulen på de tre axlarna kan göras drivande i beroende av aktuella driftsförhållanden. En ramstyrd dumper kan ha en vikt som är av 10 15 20 25 30 522 552 s storleksordningen 15-30 ton och kan lastas med en Iastvikt på i storleksordningen 20-35 ton. l en ramstyrd dumper är motorenhetens ram sammankopplad med lastenhetens ram via en speciell styrled, som tillåter motorenheten och Iastenheten att vridas i förhållande till varandra kring en tänkt längsgående axel, d.v.s. en axel med utsträckning längs fordonets längdriktning. Denna styrled medger också en vertikal lagring för styrning av fordonet. På så vis tillåts motorenheten och Iastenheten att röra sig huvudsakligen oberoende av varandra. Detta minskar de påfrestningar som verkar på fordonet i synnerhet vid körning i svår terräng.

Ramstyrda dumprar används såsom ovan nämnts i miljöer där sand, smuts, damm, m.m. ryker och/eller skvätter omkring där fordonet framförs.

Eftersom ramstyrda dumprar har ett antal stötdämpare med hydraulcylinder och användes i svår miljö utgör driftstörningar orsakade av nedsmutsning av hydraulcylindrar utifrån ett allvarligt problem.

Det är känt att innesluta hydraulcylindrar i ett stationärt skyddshölje, som fungerar som skydd mot damm och smuts och som omsluter åtminstone en del av stötdämparen. Vidare är det känt att komplettera ett sådant skyddshölje med ett flexibelt slangformigt membran, som medbringas från omvikt tillstånd i hydraulcylinderns komprimerande läge till enkelväggigt tillstånd i hydraulcylinderns helt expanderande läge. Hydraulcylindrar av detta slag med slangformigt, flexibelt membran som komplement till ett stationärt skyddshölje är kända från exempelvis US patenten 3 967 363 och 5135203.

Flexibla membran av ovan nämnt slag skulle dock utsättas för hårt slitage i de extremt hårda miljöer där dumprar användes. Hård nedsmutsning i kombination med temperaturvariationer och fukt samt kraftpåkänningar sliter 10 15 20 25 30 n ~ . ø a a n ~ ø a s n u. oc» 522 552 4 hårt på membranen. En väsentlig nackdel med dessa membran är dessutom att de ej kan rotera utan istället slits sönder om de relativt varandra i slagriktningen rörliga delarna av kolven även roterar något relativt varandra, vilket kan förekomma i ramstyrda dumprar.

Det är tidigare känt att komplettera ett stationärt skyddshölje som omger en hydraulcylinder med en ringformig glidtätning, som tätar runt den rörliga delen av hydraulcylindern och är anbragt i den yttre fria änden av skyddshöljet. Glidtätningar anbragta vid skyddshöljets fria ände utsättes emellertid för extrema påfrestningar i svåra, smutsiga miljöer och i synnerhet vintertid. Det finns risk att fukt ansamlas kring glidtätningen och fryser till is när dumpern står stilla och när dumpern sedan startas igen slits den fastfrusna glidtätningen sönder.

Det är vidare känt att använda s.k. spalttätning, vilket i princip är en skyddskåpa som anbragts koncentriskt kring hydraulcylinderns rörliga del och är åtskild från denna genom en trång spalt. På grund av att spalten är trång har smuts och damm svårt att tränga långt in i spalten och nå innanför spalten belägna smorda delar.

Spalttätningar finns på hydraulcylindrar på de flesta moderna fordon och fungerar där tillfredsställande. l sådan extrema miljöer där ramstyrda dumprar används är enbart en spalttätning ej en tillförlitlig lösning. Risken att smuts och damma kan nå smorda delar och hydrauloljetätningar och störa funktionen av en stötdämpare är påtaglig. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förbättrad tätningsanordning för alla typer av hydraulcylindrar, såsom stötdämpande hydraulcylindrar på ett fordon, medelst vilken tätningsanordning ovannämnda problem i allt väsentligt elimineras. 10 15 20 25 30 | n . o n n o n v u u o a. n. 522 5332 5 REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Tätningsanordningen enligt uppfinningen kännetecknas av att skyddskåpan är koaxiellt anbragt kring cylindern och är anordnad att bilda en spalttätning kring cylinderns mantelyta, att skyddskåpan har en utsträckning, så att den väsentligen täcker hela cylindern när hydraulcylindern är i komprimerat tillstànd, att åtminstone en ringformig tätning är anbragt på cylindern vid nämnda mantelyta för tätning mellan denna och skyddskåpan, varvid den ringformiga tätningen medbringas av cylindern i dennas rörelse, och att den ringformiga tätningen är anbragt på cylindern i närheten av dennas öppning för kolvstången, varigenom den ringformiga tätningen är täckt av skyddskåpan över cylinderns hela slaglängd i förhållande till skyddskåpan.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med hänvisning till ett utföringsexempel som visas på bifogade ritningar på vilka: Figur1 schematiskt visar en ramstyrd dumper, på vilken uppfinningen kan utnyttjas.

Figur2 visar ett delvis brutet längdsnitt av ett lämpligt utförings- exempel av en stötdämpande hydraulcylinder enligt uppfinningen.

Figur 3 och 4 visar principiellt två olika exempel på tidigare känd teknik.

Figur 5 visar principiellt tätningsanordningen enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 s-o n n o ø en 522 552 6 FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER l figur 1 visas en förenklad sidovy av en ramstyrd dumper 1, på vilken tätningsanordningar enligt uppfinningen användes. Uppfinningen är dock inte begränsad till att användas vid denna typ av fordon utan kan i princip användas vid alla typer av fordon där det ingår hydrauliska stötdämpare.

Såsom ovan nämnts är uppfinningen tillämpbar på alla typer av hydraulcylindrar där nedsmutsning utifrån annars kan utgöra ett problem. l figur 1 visas således schematiskt en ramstyrd dumper 1, vilket är en fordonstyp som i sig är förut känd. l det följande beskrivs inte fordonet i detalj, utan endast de komponenter som är nödvändiga för förståelsen av uppfinningen kommer att i korthet beröras.

Dumpern 1 innefattar en motorenhet 2 med en främre hjulaxel 3. Dumpern innefattar även en lastenhet 4 med två hjulaxlar en främre boggiaxel 5 och en bakre boggiaxel 6.

Motorenheten 2 och lastenheten 4 är sammankopplade via en speciell styrled 7, som tillåter motorenheten 2 och lastenheten 4 att vrida och svänga sig relativt fritt i förhållande till varandra. Styrleden 7 tillåter på närmare ej visat sätt en rotationsrörelse av lastenheten 4 i förhållande till motorenheten 2 kring en i fordonets längsriktning genom styrleden sig sträckande axel.

Vidare kan lastenheten 4 svängas i förhållande till motorenheten 2 kring en vertikal axel, som sträcker sig genom styrleden. . . - . u u n v o ø s u n v 10 15 20 25 30 522 552 7 ~ n - . o u u a o n n o ~ o n - nu Genom att motorenhetens 2 ram kan svängas och vridas såsom beskrivits ovan i förhållande till Iastenhetens ram är fordonet lämpligt för körning i svår terräng.

I anslutning till respektive hjul på motorenhetens hjulaxel 3 samt i anslutning till respektive hjul på Iastenhetens 4 båda hjulaxlar, den främre boggiaxeln 5 och den bakre boggiaxeln 6, är stötdämpare (ej visade) anbragta mellan respektive hjulaxel och motorenhetens ram respektive Iastenhetens ram.

Dessa stötdämpare utsättes för extrema nedsmutsningsförhållanden vid fordonets användning och måste eftersom de är viktiga för fordonets funktion utformas så att de har lång driftstid mellan servicetillfällen.

Den i figur 2 visade stötdämparen 8 är avsedd att med sin nedre fästdel 9 förbindas med en hjulaxel medan stötdämparens övre fästdel 10 förbindes med närliggande fordonsram på motorenheten respektive lastenheten.

Stötdämparen utgöres av en hydraulcylinder med en kolv 11 och en cylinder 12. Kolven 11 har ett rörformigt parti 13, vilket är stelt förbundet med stötdämparens övre fästdel 10. Koncentriskt utanför det rörformiga partiet 13 är anordnat ett cylinderparti 14. Detta och rörpartiet 13 avgränsar hydraulcylinderns arbetskammare 15. Ett övre tätningsorgan 16, vilket är förenat med cylindern 12 och avsett att medbringas av denna, avgränsar arbetskammaren 15 upptill. Ett nedre tätningsorgan 17, vilket utgöres av kolvens 11 kolvdel, avgränsar arbetskammaren 15 nedtill.

Det övre tätningsorganet 16 är avsett att tätande anligga mot mantelytan på kolvens 11 rörformiga parti 13 när cylindem 12 och det övre tätningsorganet 16 rör sig eller är stillastående i förhållande till kolven. På det övre tätningsorganet 16 är anbragt ett antal ringformiga tätningar 18 av konventionellt slag, vilka tätningar 18 hindrar att olja läcker ut upptill från 10 15 20 25 30 n v o . - - o o .e u. 522 552 s arbetskammaren 15. I exempelvis US patentet 5 107 970 beskrivs lämpliga exempel på ringformiga tätningar.

På motsvarande sätt är det nedre tätningsorganet 17 försett med ringformiga tätningar (19) av konventionellt slag, vilka tätningar 19 hindrar läckage av olja från arbetskammaren.

En med den kolven 11 fast förbunden skyddskåpa 20 är koaxiellt anbragt utanför cylinderns 12 cylinderparti 14. Skyddskåpan är utformad så att det mellan denna och cylinderpartiets 14 mantelyta bildas en trång spalt 21.

Denna spalt är avsedd att tjäna som spalttätning för att hindra att damm och smuts utifrån når in till smörjda ytor och till arbetskammaren. Spalttätningen har för detta ändamål lämpligen en bredd mellan det cylinderformiga partiets mantelyta och skyddskàpans inneryta på i storleksordningen 1-2 mm.

En ringformig tätning 22, lämpligen i form av en kolvring, är anbragt pà mantelytan på cylinderns 12 cylinderparti 14 för tätning av spalten 21 mellan cylinderpartiet 14 och skyddskåpan 20. Den ringformiga tätningen 22 år anbragt på cylindern 12 i närheten av dennas öppning för kolvstången, så att den ringformiga tätningen är täckt av skyddskåpan över cylinderns hela slaglängd. Den ringformiga tätningens 22 samverkar med spalttätningen 21 för att hindra att damm och smuts utifrån når in till smörjda ytor och till arbetskammaren 15. Det är för funktionen av tätningsanordningen enligt uppfinningen viktigt att den ringformiga tätningen 22 är anbragt långt in i spalten 21, vilket kommer att närmare förklaras nedan.

Ett utrymme 23 ovanför tätningsorganet 16 och innanför den ringformiga tätningen 22 vid cylinderns 12 öppning för kolvstången är såsom framgår av figur 1 och 4 förbundet med omgivningen via en öppning 23' och via ett utanför öppningen anbragt luftfilter 24. 10 15 20 25 30 .un n Q u - o.

Därigenom förhindras uppbyggande av undertryck i nämnda utrymme 23 innanför den ringformiga tätningen 22. Ett kraftigt undertryck i utrymmet 23 skulle medföra ökad risk att störande föremål når smörjda ytor och arbetskammaren 15. Den procentuella volymökningen av utrymmet innanför den ringformiga tätningen ökar med minskad bredd på spalten 21 vid hydraulcylinderns expansion och eftersom spalten 21 i tätningsanordningen enligt uppfinningen är trång skulle tryckvariationerna bli relativt stora i utrymmet 23 om inte detta var förbundet med omgivningen. Övriga delar av den i figur 1 visade hydraulcylindem är av konventionellt slag och behöver här ej närmare beskrivas.

På efterföljande ritningar visas endast själva tätningen mot nedsmutsning från omgivningen. Övriga delar av stötdämparna har utelämnats då avsikten endast är att visa nämnda tätning. l den i figur 3 visade tidigare kända tätningsanordningen för stötdämpande hydraulcylindrar ingår en skyddskàpa 25, vilken väsentligen koncentriskt omger hydraulcylinderns cylinder 26. Spalten 27 är här förhållandevis bred och utgör endast ett yttre skydd. Skyddskàpan 25 har ett avsmalnande yttre ändparti 28, vid vilket en glidtätning 29 mellan skyddskåpan 25 och cylindern 26 anbragts. Glidtätningen 29 ger ett visst skydd mot att smuts och damm tränger in innanför glidtätningen och skyddskåpan. En väsentlig nackdel med en glidtätning 29 nära skyddskåpans mynning är att den är direkt utsatt för nedsmutsning, vilket kan ge upphov till störningar. Speciellt vintertid fungerar glidtätningen 29 dåligt. Smuts och fukt ansamlas kring glidtätningen och när stötdämparen efter användning står stilla fryser fukt som ansamlats runt glidtätningen till is och vid förnyad igångsättning av hydraulcylindem när fordonet ingångsättes slits glidtätningen som vanligen är av gummi eller plast, sönder. 10 15 20 25 30 nu u u | u a a n | | 1 I u» 522 552 10 l figur 4 visas en spalttätning av känt slag och som finns på vanliga bilar.

Skyddskåpan 30 är här dimensionerad i förhållande till stötdämparens cylinder 31 så att spalten mellan skyddskåpan 30 och cylinderns mantelyta är trång och därigenom hindrar smuts och damm att tränga in genom spalten in till smörjda delar och till hydraulcylinderns arbetskammare. I miljöer där mycket smuts, sand, damm, m.m. rikligt förekommer ger spalttätningen ej tillfredsställande skydd för nedsmutsning utifrån.

I figur 5 visas tätningsanordningen enligt föreliggande uppfinning. Samma hänvisningsbeteckningar som används i anslutning till den i figur 2 visade utföringsformen har använts i figur 5.

En skyddskåpa 20 är anbragt koncentriskt kring hydraulcylinderns rörliga cylinder 14. Spalten 21 mellan skyddskåpan 20 och cylinderpartiets 14 mantelyta är trång, lämpligen i storleksordningen 1-2 mm, varigenom den trånga spalten 21 bildar en spalttätning, som då hydraulcylindern är komprimerad är mycket långsträckt sett från mynningen.

En ringformig tätning 22, företrädesvis i form av en kolvring är anbragt långt in på cylinderpartiet 14. l figur 5 visas hydraulcylindern i sitt komprimerade tillstånd. Den ringformiga tätningen 22 är placerad så att den då hydraulcylindern är i sitt komprimerade tillstånd är belägen väsentligen längst in under skyddskåpan 20. Hydraulcylindern är så dimensionerad att kolvringstätningen över hela cylinderns slaglängd är skyddad av skyddskåpan.

Den ringformiga tätningen är sålunda i komprimerat tillstånd väl skyddad från omgivningen och det finns ingen risk att tätningen fryser fast.

Utrymmet 23 innanför den ringformiga tätningen 22 står i förbindelse med omgivningen via öppningen 23' och via ett luftfilter 24. Därigenom förhindras att undertryck uppstår i utrymmet 23 när hydraulcylindern expanderar.

Uppfinningen är ej begränsad till ovan beskrivna utföringsexempel utan ett flertal modifikationer är möjliga inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (4)

10 15 20 25 30 ø | - u o n 522 552 12 PATENTKRAV

1. Tätningsanordning för att hindra damm och smuts att tränga in till smörjda ytor och hydrauloljetätningar hos en hydraulcylinder, vilken innefattar en kolv (11) och en cylinder (12) samt en med kolvens (11) kolvstång stelt förbunden skyddskåpa (20), kännetecknad av att skyddskåpan (20) är koaxiellt anbragt kring cylindern (12) och är anordnad att bilda en spalttätning kring cylinderns mantelyta, att skyddskåpan har en utsträckning, så att den väsentligen täcker hela cylindern (12) när hydraulcylindern är i komprimerat tillstånd, att åtminstone en ringformig tätning (22) är anbragt på cylindern vid nämnda mantelyta för tätning mellan denna och skyddskåpan (20), varvid den ringformiga tätningen (22) medbringas av cylindern (12) i dennas rörelse, och att den ringformiga tätningen (22) är anbragt på cylindern (12) i närheten av dennas öppning för kolvstången, varigenom den ringformiga tätningen är täckt av skyddskåpan (20) över cylinderns (12) hela slaglängd i förhållande till skyddskåpan.

2. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att den ringformiga tätningen (22) utgöres av en kolvring.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att spalttätningens bredd mellan cylinderns (12) mantelyta och skyddskàpans (20) inneryta är i storleksordningen 1-2 mm.

4. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att ett utrymme (23) innanför den ringformiga tätningen (22) vid cylinderns (12) öppning för kolvstången är förbundet med omgivningen via ett luftfilter (24), varigenom uppbyggande av undertryck innanför den ringformiga tätningen undvikes vid hydraulcylinderns expansion och åtföljande expansion av nämnda utrymme (23).