DE2919403C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ringdichtung für Hydraulikvor­ richtungen, insbesondere eine Verbundringdichtung.

Die in Hydraulikvorrichtungen bislang verwendeten üblichen O-Ringe in Winkelpackung sind in jüngerer Zeit durch mehr­ stufige Dichtungen mit verformbaren und nichtverformbaren Teilen ersetzt worden. Diese Mehrstufendichtungen sind ins­ besondere für Hochdruckzwecke geeignet. Die bekannten Dichtungen weisen in einer Stopfbuchse typischerweise eine dreistufige Dichtung auf, wobei ein verschleißfester Kunst­ stoffring in Kontakt mit einer sich bewegenden Welle steht. Ein verformbarer, nachgiebiger Ring liegt zwischen dem Kon­ taktring und der Stopfbuchswand, so daß der auf den verform­ baren Ring ausgeübte Druck den verschleißfesten Ring gegen die bewegliche Oberfläche drückt. Die US-Patentschriften 25 13 533, 38 17 517 und 33 94 941 beschreiben bereits Dichtungsanordnungen, bei denen elastomere Ringe gegen verschleißfeste Kunststoffringe drücken, die mit hin- und herbeweglichen Zylinderteilen in Berührung stehen. Diese Dichtungen verwenden jedoch alle nur einen einzigen Kon­ taktring.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Dichtung für hin- und herbewegliche Zylinderteile einer Hydraulikvorrich­ tung zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen. Danach ist eine dreiteilige Dichtung in eine feststehende Stopfbuchse einsetzbar, die im ersten Teil von zwei ineinanderpassenden Zylinderbauteilen geformt ist. Ein zusammenhängender, nicht verformbarer Lagerring hat eine erste Zylinderfläche, die zum Kontakt mit enem zweiten Zylinderteil bestimmt ist und eine zweite Zylinderfläche von größerer Länge als die erste Zylin­ derfläche, die von dem zweiten Zylinderteil abgewandt ist und eine konische, nach hinten gerichtete, in der Stopfbuchse liegende Endfläche aufweist. Ein zusammenhängender, nicht verformbarer Dichtungsstützring hat eine nach vorne gerich­ tete konische Stirnfläche, die mit der nach hinten gerichteten konischen Endfläche des Lagerringes zusammenpaßt. Ein zu­ sammenhängender, zusammendrückbarer Federring liegt in der Stopfbuchse an der Seite des Lagerrings gegenüber dem zweiten Zylinderteil und wirkt gegen den Lagerring und den stützenden Dichtring.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Hydraulikvorrichtung mit einer Ausführung der Erfindung in Negativ­ form;

Fig. 2 einen Einzelheiten darstellenden Schnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Stopfbuchse; und

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Hydraulikvorrichtung mit Positivform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Hydraulikkolbenstange 10 in einem Hydraulik­ zylinder 12, in dem sich Hydraulikfluid 14 unter hohem Druck befindet. Die Außenseite des Zylinders steht unter Atmosphären­ druck. Die Wirkungsrichtung des Hydraulikdrucks im Zylinder ist durch den Pfeil 16 angedeutet. Die Kolbenstange 10 sitzt im Zylinder 12 und ist in axialer Richtung hin- und herverschieb­ bar. Zur dynamischen Abdichtung der Kolbenstange im Zylinder und zur Aufrechterhaltung eines hohen Hydraulikdruckes sind erfindungsgemäße Dichtungseinrichtungen vorgesehen. In einer ersten Ausführung der Erfindung ist die dynamische Dichtung als Negativform ausgeführt, wobei eine statische und eine dynamische Dichtung durch einen ringförmigen Haltestopfen 18 erzielt wird, der konzentrisch zwischen der konkaven Zylin­ der-Innenwand 20 des Zylinders 12 und der konvexen Außenwand der Kolbenstange 10 liegt. Der Haltestopfen 18 weist eine Ringnut 22 auf, die zur Zylinder-Innenwand 20 offen ist, sowie eine zur Kolbenstange 10 hin offene Stopfbuchse 24. Die Ringnut 22 dient zur Aufnahme eines bekannten O-Ringes 25, der eine statische Dichtung zwischen dem Haltestopfen 18 und der Zylinder-Innenwand 20 bildet. Die Stopfbuchse 24 dient zur Aufnahme einer Dichtungsanordnung 26, die eine dynamische Dichtung zwischen dem Haltestopfen 18 und der Kolbenstange 10 bewirkt.

Der konzentrisch zur Zylinder-Innenwand 20 und zur Kolben­ stange 10 liegende ringförmige Haltestopfen 18 ragt aus dem Zylinder heraus und liegt gemäß Fig. 1 gegen dessen Außen­ ende. Der Haltestopfen 18 ist durch eine Zylinderkappe 28 festgehalten, die auf die Zylinderaußenfläche 29 aufgeschraubt ist. Ein Sperrhalter 30 liegt zwischen dem Haltestopfen 18 und der Zylinderkappe 28. Zwischen dem Haltestopfen 18 und Kolbenstange 10 liegen hinter der Stopfbuchse 24 ein Trenn­ ring 32 und ein Sperring 34, die eine statische Dichtung zwischen Haltestopfen 18, Zylinder 12 und Zylinderkappe 28 bilden.

Fig. 2 zeigt am deutlichsten, daß die Dichtungsanordnung 26 einen Lagerring 40, einen Stützdichtring 42 und einen Kompressionsring 44 umfaßt. Die Endfläche 45 eines zylinder­ förmigen Trennrings 32 bildet die hintere Begrenzung der Stopfbuchse 24 und verstärkt die Dichtwirkung von Halte­ stopfen 18 gegenüber Kolbenstange 10. Der zwischen dem Trennring 32 und dem Sperrhalter 30 vorgesehene Sperring 34 weist eine zylindrische Innenfläche 36 auf, die der Kolbenstange 10 gemäß Fig. 1 angepaßt ist.

Fig. 2 zeigt die Dichtungsanordnung 26 in Einzelheiten, wobei die Stopfbuchse 24 von der Vorderwand 46 in einer Bodenwand 48 gebildet und durch die vordere Endfläche 45 des Trennrings 32 begrenzt ist. Die beiden Kontaktringe, nämlich der Lager­ ring 40 und der Stützdichtring 42 bestehen aus Kunststoff, beispielsweise Teflon, das äußerst verschleißfest und un­ verformbar ist und einen geringen Reibungskoeffizienten hat. Ein ungeteilter Kompressionsring 44 liegt zwischen der Stopfbuchswand und den Kontaktringen, um gegen den Lagerring und den Stützdichtring zu wirken. Der Kompressionsring 44 besteht aus Kautschuk oder aus einem anderen nachgiebigen Material; er liegt in der Stopfbuchse 24 an den Ringen 40 und 42 zwischen der Vorderwand 46 und der Bodenwand 48 der Stopf­ buchse. Der Kompressionsring 44 ist somit von der verschieb­ baren Kolbenstange 10 getrennt und unterliegt dadurch keinem Verschleiß durch die Kolbenstange.

Der Stützring 40 ist ein verhältnismäßig dünner Ring mit einer zylindrischen Innenfläche 52, welche die Kolbenstange 10 be­ rührt. Er besitzt eine konzentrische, zylindrische Außenfläche 54 sowie vordere und hintere konische Endflächen 56 und 58. Die konischen Endflächen 56 und 58 sind zur Innenfläche 52 hin geneigt, so daß die Außenfläche 54 breiter als die Innen­ fläche 52 ist.

Gemäß Fig. 2 ist der Stützdichtring 42 im Querschnitt etwa L-förmig mit einer verhältnismäßig dünnen Fußspitze 60 und einem Schenkelbereich 62, der etwa so hoch wie die Tiefe der Stopfbuchse 24 ist. Die Innenfläche 64 des Stützdichtrings 42 liegt auf der Kolbenstange 10 und ist mit einer konischen vorderen Endfläche 68 versehen, die einen Winkel von etwa 45° zur Innenfläche 64 einschließt. Der Fußbereich 60 verläuft daher schräg zur ebenen Vorderfläche 70 des Beinbereichs 62. Der 45°-Winkel der konischen Vorderfläche 68 entspricht der konischen Hinterfläche 58 des Lagerrings 40, so daß die Endflächen der Ringe 40 und 42 aneinanderliegen. Die zylin­ drische Außenfläche 66 des Stützdichtrings 42 stützt sich auf der Bodenwand 48 der Stopfbuchse ab. Die ebene hintere End­ fläche 72 des Stützdichtrings 42 liegt an der vorderen ebenen Stirnfläche 45 des Trennringes 32, der die hintere Begrenzung der Stopfbuchse 24 bildet.

Der Kompressionsring 44 ist in der Stopfbuchse 24 eingeschlossen und liegt mit seiner zylindrischen Außenfläche 76 auf der Boden­ wand 48. Die hintere Endfläche 78 des Konpressionsringes 44 ist entsprechend den Endflächen 68 und 70 abgeschrägt, so daß der Kompressionsring 44 unter Druck gegen den Stützdichtring liegt. Der Kompressionsring 44 hat eine ausreichende Stärke, um seine Innenfläche 80 auf der Außenfläche 54 des Lagerringes 40 auf­ liegen zu lassen.

Beim Aufbauen eines Hydraulikdruckes in der Stopfbuchse wird der Kompressionsring 44 verformt und übt dadurch eine Kraft auf die Außenfläche 54 des Lagerringes 40 sowie auf die konische Endfläche 68 des Stützdichtringes 42 aus. Der auf den Lager­ ring 40 wirkende Druck preßt dessen Endfläche 58 gegen die Endfläche 68 des Stützdichtringes 42. Der auf den Stützdicht­ ring 42 vom Lagerring 40 und vom Kompressionsring 44 ausge­ übte Druck verstärkt den Kontakt zwischen Stützdichtring 42 und Kolbenstange 10. Die Neigung und die Richtung der End­ flächen 58 und 60 bewirken eine vom Stützdichtring 42 auf die Kolbenstange 10 wirkende Kraftkomponente.

Die Fig. 1 und 2 zeigen somit eine Mehrkomponentendichtungs­ anordnung in Negativform für eine Hydraulikvorrichtung, bei welcher sowohl ein Lagerring als auch ein Stützdichtring zur dynamischen Abdichtung der Kolbenstange gegenüber dem Zylinder vorgesehen sind.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführung der Erfindung, wobei die dynamische Dichtung in Positivform zur Abdichtung einer Hydraulikvorrichtung dargestellt ist.

Fig. 3 zeigt eine in einem Zylinder 102 frei hin- und her­ bewegbare Kolbenstange 100. Der Zylinder 102 besitzt eine zylindrische Innenwand 104 . Auf der Kolbenstange 100 sitzt eine Stopfbuchse 106, die jedoch nicht wie der Haltestopfen gemäß Fig. 1 die Kolbenstange umgibt. Eine ringförmige Stopfbuchse 106 ist in die Zylinderfläche der Kolbenstange 100 eingestochen und bildet eine vordere Stopfbuchswand 108 sowie eine ringförmige Bodenwand 110. Eine hintere Stopf­ buchswand ist durch die Endfläche eines Halters 112 gebil­ det, der die Abschlußfläche 114 der Kolbenstange durch einen Schraubenbolzen 120 abschließt.

Ein Lagerring 124, ein Stützdichtring 126 und ein Kompressions­ ring 128 sind in die Stopfbuchse 106 eingesetzt und haben einen identischen Aufbau und identische Funktion wie der Lagerring 40, der Stützdichtring 42 und der Kompressionsring 44 gemäß den Fig. 1 und 2. Diese Dichtung 122 bildet eine dynamische Abdichtung der Kolbenstange 100 gegenüber der Zylinderinnenwand 104 des Zylinders 102.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Dichtung in Positivform macht die Verwendung eines Haltestopfens sowie die Verwendung von Ringen zur Erzielung einer Statik-Dichtung zwischen Halte­ stopfen und Zylinder überflüssig.

Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung bildet eine einzig­ artige dynamische Dichtung für konzentrische, hin- und her­ bewegliche Zylinderteile in Hochdruck-Hydraulikvorrichtungen. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Dichtung in hydraulischen Betätigungseinrichtungen von Flugzeugen äußerst zweckmäßig einsetzbar.

Claims (10)

1. Dichtungsanordnung, insbesondere für Hydraulikzylinder, gekennzeichnet durch

• - einen ungeteilten, unverformbaren Lagerring (40) in einer Stopfbuchse (24) mit einer inneren und einer äußeren Zylinderfläche (52; 54) sowie mit die innere und die äußere Zylinderfläche (52 und 54) verbindenden konischen Endflächen (56, 58), wobei die äußere Zylinderfläche (54) länger als die innere Zylinderfläche (52) ist;
• - einen ungeteilten, unverformbaren Stützdichtring (42) von im wesentlichen L-förmigem Querschnitt mit einer vorderen, konischen Endfläche (68), deren Neigung der hinteren Endfläche (58) des Lagerrings (40) entspricht; und
• - einen ungeteilten Kompressionsring (44) aus nachgebendem Material, der zwischen dem Lagerring (40) und der Bodenwand (48) der Stopfbuchse (24) sowie an dem Stützdichtring (42) liegt.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressionsring (44) an seinen Innenkanten ent­ sprechend der Neigung der vorderen Fläche (68) des Stützdichtrings (42) abgeschrägt ist.

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring und der Stützdichtring aus Teflon be­ stehen.

4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kompressionsring (44) aus Kautschuk besteht.

5. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Lagerring (40), der Stützdichtring (42) und der Kompressionsring (44) in einem in einen Hydraulikzylinder (12) einzusetzenden Haltestopfen (18) eingelegt sind.

6. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in eine im Haltestopfen (18) vorgesehene Außennut (22) ein statisch dichtender O-Ring (25) eingelegt ist.

7. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Flächen des Lager­ rings (40), des Stützdichtrings (42) und des Kom­ pressionsrings (44) einen Winkel von etwa 45° zu deren Zylinderfläche einschließen.

8. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den O-Ring (25) und den Lager­ ring (40), den Stützdichtring (42) und den Kompressions­ ring (44) tragende Haltestopfen (18) mittels einer Zylinderkappe (28) im Zylinder (12) gehalten ist.

9. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Haltestopfen (18) und der Zylinderkappe (28) ein Sperrhalter (30) liegt, der einen Trennring (32) und einen Sperring (34) gegen den Haltestopfen (18) drückt.

10. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring (124), der Stütz­ dichtring (126) und der Kompressionsring (128) auf eine Ringschulter (108) einer Kolbenstange (100) gesetzt und von einem Deckel (112) dichtend gegen die Zylinderwand (104) des Zylinders (102) gedrückt sind.