Reibungsarme und druckgesteuerte Hydraulik-Stangendichtung sorgen für einen reibungslosen Start in den Montagmorgen

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Für die Funktion eines Nutrings spielt die sogenannte Druckaktivierung eine entscheidende Rolle

In drucklosem Zustand erfolgt das Anpressen der Dichtkanten allein durch die radiale Vorspannung der statischen und dynamischen Dichtlippen. Bei Erhöhung des Drucks wirkt dieser direkt auf die Innenflanken der Nut und „aktiviert“ damit die erforderliche Erhöhung der Flächenpressung an den beiden Dichtkanten. An der dynamischen Dichtlippe ist damit ein Anstieg der Reibkraft zur Stange verbunden.

Neben der Druckaktivierung sind die Vorspannung der dynamischen Dichtlippe und die Größe der Kontaktfläche zwischen Dichtung und Gleitpartner die entscheidenden geometrischen Faktoren für Reibung und Dichtheit. Da die Dichtung eventuelle Exzentrizitäten und Unrundheiten zwischen Kolbenstange und Bohrung sowie ein unterschiedliches thermisches Ausdehnungsverhalten kompensieren muss, ist für ein sicheres Dichtverhalten eine gewisse radiale Vorspannung unerlässlich. Bei der Gestaltung des Stangenprofils HL galt es daher, gezielt die Flächen des Dichtkontakts und der druckaktivierten Nutflanken zu optimieren. Diese theoretischen Überlegungen führten zu folgender Profilgeometrie.

Einbauräume nach DIN ISO 5597-T4 (kurze Bauform)

Da die Betrachtungen bezüglich Kontaktfläche und Nuttiefe eine geringe axiale Ausdehnung erforderlich machen, entschied man sich für Einbauräume nach DIN ISO 5597-T4 (kurze Bauform), was sicherlich dem Streben der Zylinderhersteller nach weiterer Miniaturisierung entgegenkommt.

Zur Reduzierung der Druckaktivierung an der dynamischen Dichtlippe wurde diese gegenüber der statischen Dichtlippe deutlich verkürzt. Die Überlegung, neben der Flächenpressung an der Dichtkante auch die Größe der Kontaktfläche von der Druckaktivierung abhängig zu machen, führte zur Anordnung von drei kaskaden-förmig hintereinanderliegenden Dichtkanten. In drucklosem Zustand hat nur die erste Dichtkante Kontakt zur Stange. Mit zunehmendem Systemdruck legt sich zunächst die zweite, später dann die dritte Dichtkante an. Im drucklosen Zustand und bei geringen Drücken wird die Reibung deutlich reduziert.

Daneben verringern sich auf Grund der geringen Anlagenfläche die Wärmeentwicklung und Reibleistung, was letztendlich auch hohe Verfahrgeschwindigkeiten ermöglicht. Durch die systemdruckabhängige Aktivierung der Dichtkanten wird mit steigendem Druck die Schleppölmenge auf der Kolbenstange reduziert und die Dichtfunktion erhöht.

Die Vorteile der beschriebenen Geometrie werden durch den Einsatz des Dichtungswerkstoffs P6030 gezielt unterstützt. Das speziell für reibungsarme Anwendungen in der Fluidtechnik konzipierte Material verfügt über eine gute Medienresistenz und zeichnet sich unter anderem durch erhöhte Temperatur- und Verschleißbeständigkeit sowie durch einen niedrigen Druckverformungsrest aus. (FEM war eine große Hilfe. Dies und mehr auf den folgenden Seiten)

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