ROD OR PISTON SEALING

Abstract: 1. A rod or piston seal comprising a sealing ring (1) arranged in an installation space and having a circumferential recess, which sealing ring (1) has a sealing lip (4) projecting axially in the direction of the sealed medium and having a sealing edge (5) bearing against the relatively mobile machine part and is composed of polymeric material, as well as a pressure ring (2) made of resilient elastic material and arranged in the recess, which pressure ring (2) has a cross-section fitted to the profile of the recess and is less hard than the sealing ring (1), the recess of the sealing ring (1) being open radially in the direction of the installation space over its entire axial extent, and the pressure ring (2) having its largest radial extent prior to installation in the radial plane of the sealing edge (5), characterised in that the sealing ring (1) is composed of polyurethane, in that the sealing lip (4) in the radial plane of the sealing edge (5) has an extent in the radial direction which is 0.2 to 0.3 times as large as the radial extent of the installation space, in that the rod seal is fixed in the recess in axial direction by projections (7) of the pressure ring (2) distributed evenly in circumferential direction, and that free spaces are provided radially outside and inside as well as between the projections, into which free spaces the material of the pressure ring (2) is able to spread during the elastic deformation caused by the installation.

Description: Stangen- oder Kolbendichtung Die Erfindung betrifft eine Stangen- oder Kolbendichtung umfassend einen in einem Einbauraum angeordneten Dichtring mit einer umlaufenden Ausnehmung, der eine axial in Richtung des abgedichteten Mediums vorspringende Dichtlippe mit einer an dem relativ bewegbaren Maschinenteil anliegenden Dichtkante aufweist und aus Polyurethan besteht sowie einen in der Ausnehmung angeordneten Andrückring aus elastisch nachgiebigem Material, der einen an das Profil der Ausnehmung .un9cpasstcn Uuessehnitt aufweist sowie eine gerinycre Härte als der Dichtring. Eine Dichtung der vorgenannten Art wird beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 27 25 235 beschrieben. Sie zeichnet sich bei niedrigen Temperaturen durch ausgezeichnete Gebrauchseigenschaften aus, insbesondere durch einen geringen Verschleiss und äusserst geringe Leckraten. Diese guten Eigenschaften gehen indessen bei ansteigenden Temperaturen schnell verloren, weshalb eine Verwendung in tropischen Gebieten äusserst problematisch ist. Die deutsche Offenlegungsschrift 25 48 503 nimmt Bezug auf eine in einem Einbauraum angeordnete Dichtungsanordnung für Zylinder und Kolben, bei der die Ausnehmung des Dichtrings auf ihrer gesamten axialen Erstreckung radial in Richtung des Einbauraumes geöffnet ist. Der Dichtring besteht in diesem Falle aus Nylon oder PTFE und wird von einem Andrückring an die Oberfläche des relativ bewegbaren Maschinenteiles angepresst, der im wesentlichen nicht federnd nachgiebig ist. Die für die Erzielung eines Abdichtungsergebnisses erfoderliche Anpressung der Dichtkante an das relativ bewegbare Maschinenteil beruht daher ausschliesslich auf der elastischen Verformung, die der Dichtring während seines Einbaues erfährt. Der nach dem Einbau erzielte Verformungsgrad ist indessen nicht von konstanter Grösse sondern abhängig von dem sich während des normalen Gebrauchs ergebenden Verschleiss. Die Gebrauchsdauer entsprechender Dichtungsanordnungen ist äusserst unbefriedigend. Die deutsche Offenlegungschrift 23 29 504 nimmt Bezug auf einen in einem Einbauraum angeordnete Dichtung für Zylinder und in einem Zylinder hin- und herbewegliche Kolben. Der Dichtring wird in diesem Falle durch ein Abstreichband geringer Dicke gebildet, das etwa im mittleren Bereich eine Dichtkante aufweist und mit dieser an der Oberfläche des relativ bewegbaren Maschinenteiles anliegt. Für die erforderliche Anpressung der Dichtkante an das relativ bewegbare Maschinenteil ist ein federnder O-Ring vorgesehen, der seinerseits auf dem Nutgrund des Einbauraumes abgestützt ist. Das Querschnittsprofil des O-Ringes ist in keiner Weise an das Querschnittsprofil des zur Verfügung stehenden Raumes angepasst. Während der Hin- und Herbewegung des relativ verschiebbaren Maschinenteiles kann es dadurch zu Kippbewegungen des Abdichtbandes um seine Dichtkante kommen, was die Erzielung eines guten Abdichtungsergebnisses erschwert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stangenoder Kolbendichtung mit einem aus Polyurethan bestehenden Dichtelement zu zeigen, das bei Temperaturen von wenigstens 1000C einen niedrigen Verschleiss und niedrige Leckraten mit einer guten Gebrauchsdauer in sich vereint. Die vorgeschlagene Stangen- oder Kolbendichtung soll darüber hinaus einfach im Aufbau und unkompliziert im praktischen Gebrauch sein. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss eine Stangenoder Kolbendichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ausnehmung des Dichtringes auf ihrer gesamten axialen Erstreckung radial in Richtung des Einbauraumes geöffnet ist, dass die Dichtlippe in der Radialebene der Dichtkante eine Erstreckung in radialer Richtung aufweist, die 0,2 bis 0,3-mal so qroZ ist wie die radiale Erstreckung des Einbauraumes und dass der Andrückring vor dem Einbau in der Radialebene der Dichtkante seine grösste radiale Erstreckung aufweist. Bei der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Stangen oder Kolbendichtung liegt somit der Andrückring selbst am Nutgrund des Einbauraumes an und bewirkt in diesem Bes reich die statische Abdichtung. Er ist dadurch in seinem Ouerschnitt gegenüber einer Ausführung nach der deutschen Offenlegungsschrift 27 35 235 derartig vergrössert, dass er die bei hohen Temperaturen zu erwartenden thermoplastischen Verformungen der dünnen Dichtlippe leicht zu kompensieren vermag. Die Dichtlippe wird dadurch über lange Zeiträume mit einer vollkommen gleichbleibenden Kraft an die Oberfläche des relativ bewegbaren Maschinenteiles angepresst. Sie zeigt erstaunlicherweise selbst bei Temperaturen von mehr als 000C keinen nennenswert vergrösserten Verschleiss oder eine nennenswert vergrösserte Leckage gegenüber den nur bei erheblich niedrigeren Temperaturen verwendbaren Dichtungen nach der deutschen Offenlegungsschrift 27 35 235. Die Dichtlippe ist in axialer Richtung relativ kurz bemessen bezogen auf die radiale Erstreckung des Einbauraumes, wodurch trotz der grossen Temperaturempfindlichkeit des zur Anwendung gelangenden Werkstoffes eine gute Formstabilität gewährleistet ist. Das Verhältnis aus der radialen Erstreckung des Einbauraumes und der axialen Erstreckung der Dichtlippe bis zur Dichtkante sollte indessen nicht weniger als 0,3 betragen. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich ein gutes Abdichtungsergebnis auch bei radialen Schwingungen des relativ bewegbaren Maschinenteils ergibt. Entsprechende Schwingungen können beispielsweise durch angeschlossene Aggregate eingeleitet werden. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass in den Dichtring auf der von dem abgedichteten Medium abgewandten Seite der Dichtlippe und zu dieser axial benach bart ein Stützring eingebettet ist und dass der Stützring aus einem Werkstoff grösserer Temperaturbeständigkeit besteht als der Dichtring. Für die Erzeugung des Stützringes kann Polyamid oder PTFE gut verwendet werden. Beide Werkstoffe zeichnen sich durch einen gute Cormstabili- tät bei höheren Temperaturen aus und vermögen dadurch den Dichtring in seinem rückwärtigen Bereich in radialer Richtung derart abzustützen, dass die Funktion beeinträchtigende Verformungen vermieden werden. Als zweckmässig hat es sich erwiesen, wenn der Stützring eine grösste radiale Dicke aufweist, die mit der radialen Erstreckung der Dichtlippe in der Radialebene der Dichtkante nach dem Einbau im wesentlichen übereinstimmt. Hier- durch ist eine dichte axiale Annäherung des Stützringes an den Lippenring möglich, was die Gewährleistung einer guten Formbeständigkeit des Dichtringes beim Auftreten hoher Temperaturen ganz wesentlich begünstigt. Zweckmässigerweise entspricht der axiale Abstand zwischen dem Stützring und der Dichtlippe in etwa deren radialer Erstreckung im Bereich der Dichtkante nach dem Einbau Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand einer Stangendichtung weiter erläutert: Die gezeigte Stangendichtung ist in halbgeschnittener Darstellung wiedergegeben. Sie umfasst den Dichtring 1, den Andruckring 2 und den Stützring 3. Der Einbauraum ist durch eine strichpunktierte dünne Linie angedeutet, die abgedichtete Stange durch eine durchgezogene, dünne Linie. Beide Linienzüge durchdringen einzelne Elemente der gezeigten Stangendichtung um anzudeuten, dass die entsprechenden Elemente während des Einbaues eine elastische Deformierung erfahren. Der Dichtring 1 der gezeigten Stangendichtung besteht aus elastomerem Polyurethan und weist eine Härte Shore A von mehr als 90 aur. Lr ist von im wesentlichen rechteckig begrenztem Querschnitt, wobei der Andrückring 2 auf der dem abzudichtenden Medium zugewandten Seite in eine die Dichtlippe aussen begrenzende Ausnehmung eingebettet ist und der Stützring 3 in eine der vorgenannten Ausnehmung diagonal gegenüberliegende zweite Ausnehmung. Der Andrückring 2 besteht aus Gummi einer Härte Shore A von weniger als 85. Er ist an das Profil der Ausnehmung des Dichtringes 2 exakt angepasst und weisst auf der Aussenseite eine umlaufende Dichtkante 6 auf, die sich nach dem Einsetzen in den Einbauraum dichtend an dessen Nutgrund anlegt. Abgedichtetes Medium vermag dadurch den Andrückring aussenseitig nicht zu passieren. Der Andrückring 2 weist etwa in der Mitte seiner radialen Erstreckung auf der dem abgedichteten Medium zugewandten Seite eine Anzahl gleichmässig auf dem Umfang verteilte Vorsprünge 7 auf. Hierdurch wird eine gute axiale Festlegung der Stangendichtung erreicht, was wichtig ist in Bezug auf die Vermeidung von Lage- oder Zuordnungsveränderungen der Stangendichtung zu dem relativ bewegbaren Maschinenteil insbesondere während dessen Rückführung. Radial ausserhalb, innerhalb und zwischen den einzelnen Vorsprüngen 7 sind Freiräume vorhanden. In diese vermag das Material des Dichtringes 2 während der durch den Einbau verursachten, elastischen Verformung auszuweichen. Die ursprünglich vorhandene Federelastizität des Andrückringes bleibt dadurch langfristig erhalten, was von grossem Vorteil ist in Bezug auf die Gewährleistung einer gleichmässigen Anpressung der Dichtkante 5 eines relativ bewegbaren Maschinenteils 8 nach bereits eingetretenem Verschleiss. Die gesamte Stirnfläche der vorgeschlagenen Stangendichtung ist vollkommen unbehindert durch den Druck des abgedichteten Mediums beaufschlagbar. Die Anpressung der Dichtkante 5 an das relativ bewegbare Maschinenteil 8 ist durch vom Druck des abgedichteten Mediums abhängig, und wird nur in dem Masse vorgenommen, wie zur Erzielung eines guten Abdichtungsergebnisses erforderlich. Unnötig hohe Anpressungen, die einen starken Verschleiss zur Folge haben können, werden hierdurch mit vermieden. Der Stützring 3 besteht aus Polyamid und umschliesst das abg-edichtete Maschinenteil als dünnes Band, wodurch eine gute radiale Abstützung des rückwärtigen Teiles des Dichtringes 1 erreicht wird. Der Stützring ist in Richtung des abgedichteten Mediums aussenseitig kegelig verjüngt, wobei die axiale Erstreckung der Verjüngung etwa der radialen Dicke der Dichtlippe entspricht. Eine Druckbeaufschlagung der Stangendichtung durch das a-bgedichtete Medium führt dadurch zu einer verstärkten Anpressung des Stützringes 3 an die Oberfläche des relativ bewegten Maschinenteiles 8. Spaltextrusionen sind daher ebensowenig zu befürchten wie ein Einschneiden der Vorderkante des Stützringes in den Körper des Dichtringes 1.

Claims: Patentansprüche: 1. Stangen- oder Kolbendichtung, umfassend einen in einem Einbauraum angeordneten Dichtring mit einer umlaufen den Ausnehmung, der eine axial in Richtung des abgedich teten Mediums vorspringende Dichtlippe mit einer an dem relativ bewegbaren Maschinenteil anliegenden Dichtkante aufweist und aus Polyurethan besteht, sowie einen in der Ausnehmung angeordneten Andrückring aus elastisch nach giebigem Material, der einen an das Profil der Aus nehmung angepassten Querschnitt aufweist sowie eine ge ringere Härte als der Dichtring, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung des Dichtringes (1) auf ihrer ge samten axialen Erstreckung radial in Richtung des Ein bauraumes geöffnet ist, dass die Dichtlippe (4) in der Radialebene der Dichtkante (5) eine Erstreckung in ra dialer Richtung aufweist, die 0,2 bis 0,3-mal -so gross ist wie die radiale Erstreckung des Einbauraumes und dass der Andrückring (2) vor dem Einbau in der Radialebe ne der Dichtkante (5) seine grösste radiale Erstreckung aufweist. 2. Stangendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das Verhältnis aus der axialen Erstreckung der Dichtlippe (4) bis zur Dichtkante (5) und der ra dialen Tiefe des Einbauraumes 0,3 bis 0,5 beträgt. 3. Stangendichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch ge kennzeichnet, dass in den Dichtring (1) auf der von dem abgedichteten Medium abgewandten Seite der Dichtlippe (4) und zu dieser axial benachbart ein Stützring (3) einge bettet ist und dass der Stützring aus einem Werkstoff grösserer Temperaturbeständigkeit besteht, als der Dicht ring 1. 4. Stangendichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- net, dass der Stützring (3) eine grösste radiale Dicke aufweist, die mit der radialen Erstreckung der Dicht lippe (4) in der Radialebene der Dichtkante (5) nach dem Einbau im wesentlichen übereinstimmt. 5. Stangendichtung nach Anspruch 3 - 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der Stützring (3) einen axialen Abstand von der durch den Bereich des Dichtringes (1) zwischen der Ausnehmung und dem relativ bewegten Maschinenteil gebildeten Dichtlippe (4) aufweist, der mit der radialen Erstreckung der Dicht lippe (4) an der Dichtkante (5) nach dem Einbau im wesentlichen übereinstimmt.

Inventors: BLESING, DIETER, HABEL, ERICH, METZNER, HERMAN
Applicants: FIRMA CARL FREUDENBERG
Application year: 1985
Main classification: F16J15
IPC codes: F16J15