本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的能平移调节的部件的密封环。本发明还涉及一种具有至少一个这种密封环的液压组件。
背景技术：
用于动态接触密封件的通用密封环是众所周知的，并且密封相对于彼此移动的部件(诸如例如活塞)，该部件相对于相应的轴承(例如汽缸)能前后平移地调节。
这种密封环可以具有内部或外部密封作用，并且可以具有单作用或双作用的设计。这种密封环的优点在于其只需要相对小的安装空间。
在现有技术中已知的密封环的情况下，借助于密封唇上的相应的几何形状，产生以一定的梯度增加的接触压力分布。由此产生的接触压力梯度在这种情况下决定在密封环之下传送出的润滑膜厚度。在此，所述梯度越陡，传送出的润滑膜越薄。在此，润滑膜的厚度不言而喻地不仅取决于密封件的几何形状，而且还取决于运动速度，通常达几纳米。在这种情况下传送出的润滑膜不被视为泄漏，因为现代的密封环甚至能够逆着压力将所述润滑膜再次传送回压力空间中。因此，整个密封系统相对于外部是密封的。为了能够实施其密封作用，这种密封系统或这种密封环需要预加载荷，该预加载荷通常通过弹性元件(例如弹性体环)来施加。然而，由于预加载荷和所产生的摩擦，会发生磨损，其长期而言会导致密封环的密封作用变差。
技术实现要素：
因此，本发明涉及的问题在于针对通用类型的密封环详细说明一种改进的或至少替代的实施方案，其特别是至少减少了现有技术中已知的缺点。
所述问题是通过根据本发明的独立权利要求1的主题来解决的。从属权利要求涉及有利的实施方案。
本发明基于详细说明一种全新设计的密封环的总体构思，该密封环通过纤维增强的增强环增强或加固，其中增强环至少在径向方向上加固密封环并且至少在径向方向上限制至少一个密封唇的变形。根据本发明的密封环在这种情况下用于能平移调节的部件，特别是例如根据DIN 3750的液压活塞或封闭件，并且根据本发明，该密封环具有至少一个密封唇以及固定地连接至或者封闭在所述密封环中的纤维增强的增强环，该增强环特别地邻近所述至少一个密封唇布置。同时，根据本发明，增强环具有层压碳纤维和弹性模量E2，而密封环由具有弹性模量E1的塑料形成。在这种情况下，弹性模量之比处于150<E2/E1<300的范围内。通过这种新颖的开发，增强环根据布置防止密封环和所述至少一个密封唇经受不期望的大的径向膨胀或不期望的大的径向压缩，由此可以减少所述至少一个密封唇与相对于其移动的密封表面的接触压力以及相关联的磨损。因此，即使在短行程范围或长时间的操作运行的非常差的润滑的情况下，磨损也可以大大降低。借助于根据本发明的碳纤维增强的增强环，例如相对于金属环的磨损可以被最小化到对摩擦配合件(例如汽缸)的摩擦特性只有微小影响的程度。在此，相对于传统密封环的密封作用而言，根据本发明的密封环的密封作用不受限制或仅受到很少的限制。根据本发明的密封环的优点在于，在短行程振幅(短运动行程)的情况下，在密封唇之下不存在润滑不足，因此即使在大量的负载循环的情况下也不会发生磨损。
在根据本发明的解决方案的有利的改进中，密封环的塑料的弹性模量E1约为600MPa。另外地或替代地，增强环的弹性模量E2处于90000MPa<E2<180000MPa的范围内。以这种方式，在使用期间，密封环或其密封唇的拉伸，也就是说，例如，相对于摩擦配合件(friction partner)(相对定位的密封表面)的接触压力，可以被限制为这样的值，即该值首先允许可靠的密封，但是其次显著降低了磨损程度。增强环由层压碳纤维形成。
在根据本发明的解决方案的另一有利的实施方案中，密封环具有呈环形凹槽形式的U形凹部，增强环以强制锁定(positively locking)的方式容纳在该U形凹部中，并且该凹部布置在两个相邻密封唇之间。这种U形凹部可以例如布置在密封环的外表面的中心，使得在这种情况下，可以形成具有外部密封作用和直接与增强环相邻的两个密封唇的双作用密封件，其中增强环不仅在径向方向上而且在轴向方向上加固密封唇，因为所述密封唇可以根据行程运动而支撑在所述增强环上。以这种方式设计的密封环可以例如用作活塞与汽缸之间的活塞密封环。也可以不言而喻地设想，U形凹部布置在密封环的内表面的中心，使得在这种情况下，以这种方式形成的密封环被形成为具有内部密封作用的密封环，并且可以用作例如活塞杆与封闭件之间的杆密封件。
在特别优选的实施方案中，密封环的径向壁厚tDR与凹部的径向深度tA之比处于1.5<tDR/tA<2.3的范围内，特别是处于1.7<tDR/tA<2.2的范围内。替代地或另外地，密封环的宽度BDR与凹部的宽度BA之比处于1.0<BDR/BA<2.2的范围内，特别是处于1.7<BDR/BA<2.0的范围内。通过这些比值，变形的限制可以在液压介质的20与350巴之间的压力范围内最佳地实现。在此，借助于所述的尺寸，可以根据本发明将密封唇相对于相对定位的密封表面的接触压力限制为密封作用仍然被完全实施的值，但是避免了由于过高的接触压力而引起的过度磨损。
在根据本发明的密封环的替代且有利的实施方案中，密封环具有单个密封唇和位于内部或外部的台阶，增强环邻近密封唇布置在该台阶上。在位于外部的台阶的情况下，因此可以设置具有外部密封作用和单个密封唇的单作用密封环，其中增强环与密封环的连接可以例如通过粘合或焊接至密封环的材料或者由于碳缠绕方法生产过程的过程而实现。具有碳纤维的增强环可以相应地例如以缠绕方法制造。
在根据本发明的解决方案的有利改进中，密封环本身由聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚氨酯(PU)或超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)形成，因此不仅显示了相对高的耐磨性，而且还特别相对于液压介质显示了高耐化学性。根据所使用的塑料，必须相应地设计增强环以实现根据本发明的弹性模量E2/E1之比。
本发明还基于装备具有第二部件(例如液压活塞)的液压组件以及借助于弹性体环抵靠密封表面(特别是抵靠汽缸筒)附加地预加载密封环的总体构思，该第二部件能在第一部件(例如汽缸)中平移调节，该第二部件/液压活塞具有凹部，所述类型的密封环在该凹部中。此外，弹性体环提供了密封环的二次静态密封。取决于密封环是否是具有外部密封作用或内部密封作用的密封环，预加载密封环的弹性体环在这种情况下具有相对小的直径或相对大的直径。在此，弹性体环确保了密封环的接触压力，并且因此确保了密封唇抵靠相对定位的密封表面的接触压力，从而确保了期望的密封作用。在此，取决于接触压力，还可以调整密封环与相对定位的密封表面(例如汽缸壁)之间的润滑膜厚度。根据本发明的密封环在例如借助于根据本发明的密封环相对于汽缸筒密封的活塞上的液压组件中使用。以同样的方式，根据本发明的密封环不言而喻地也可以布置在液压活塞的活塞杆与封闭件之间，其中，在这种情况下，所述密封环将呈具有内部密封作用的密封件的形式。
本发明的其他重要特征和优点将从从属权利要求、附图以及基于附图的相关联的附图描述中得出。
不言而喻的是，上述特征以及还将在下文中讨论的特征不仅可以在各个特定组合中使用，而且还可以以其他组合或本身使用，而不脱离本发明的范围。
附图说明
本发明的优选示例性实施方案在附图中示出，并且将在以下描述中更详细地讨论，其中相同的参考标号指示相同或相似或功能相同的部件。
在附图中，在各种情况下，示意性地，
图1示出了具有外部密封作用的根据本发明的双作用密封环的截面图，
图2示出了如图1中的示例在液压组件的液压活塞中的使用情况，
图3示出了根据本发明的密封环在液压组件中的杆密封件的情况下的另一可能的实施方案，
图4示出了具有外部密封作用的根据本发明的双作用密封环的截面图，其中标注了尺寸，
图5示出了具有内部密封作用的根据本发明的单作用密封环的截面图，其中标注了尺寸。
具体实施方式
对应于图1至图5，能平移调节的部件16，特别是液压活塞16’的根据本发明的密封环1具有增强环2，该增强环2固定地连接至或者封闭在所述密封环中，并且该增强环由层压碳纤维4构成，该增强环在径向方向3上加固密封环1并且在径向方向3和/或轴向方向上限制至少一个密封唇10的变形。增强环2还可以纯粹在理论上附加地具有嵌入塑料6中的芳族聚酰胺纤维5、玻璃纤维19、矿物纤维20，特别是玄武岩纤维和/或金属纤维7。
借助于通常在密封环1的周向方向上延伸的碳纤维4，尤其可以使在密封环1上径向地作用的力转移到并容纳在周向方向上。增强环2具有弹性模量E2。碳纤维4是层压的，也就是说，增强环具有彼此粘合的多层碳纤维4。根据本发明，密封环1由具有弹性模量E1的塑料形成，其中弹性模量之比为150<E2/E1<300。借助于根据本发明的碳纤维增强的增强环2，防止了密封环1经受过度的径向拉伸(参见图1、图2和图4)或径向压缩(参见图3和图5)，因此所述密封环的磨损相对于传统密封环而言显著减小。因此，即使在短行程范围或长时间的操作运行的非常差的润滑的情况下，磨损也可以大大降低。在此，相对于传统密封环的密封作用，根据本发明的密封环1的密封作用不受限制或仅受到很少的限制。根据本发明的密封环1的优点在于，在短行程振幅(短运动行程)的情况下，在密封唇10之下不存在润滑不足，因此即使在大量的负载循环的情况下也不会发生磨损。
密封环1的塑料的弹性模量E1约为600MPa，其中增强环2的弹性模量E2处于90000MPa<E2<180000MPa的范围内。以这种方式，在使用期间，密封环1或其密封唇10的拉伸，也就是说，例如，相对于摩擦配合件(相对定位的密封表面12)的接触压力，可以被限制为这样的值，即该值首先允许可靠的密封，但是其次显著降低了磨损程度。增强环2在这种情况下是具有碳纤维4的层压体。
具体考虑根据图1、图2和图4的密封环1，可以看到，所述密封环具有U形凹部8，增强环2以强制锁定的方式容纳在该U形凹部中并且直接与密封唇10相邻。增强环2还可以以其他方式粘合或紧固在凹部8中，其中也可以不言而喻地设想增强环2嵌入到密封环1的材料中，并且因此已经在密封环1的制造过程期间以非强制锁定的方式连接至该密封环。U形凹部8在这种情况下可以布置在密封环1的外表面9的中心，使得根据图1和图2的密封环1相应地形成为具有外部密封作用和两个密封唇10的密封环1。
考虑图3和图5中所示的密封环1，可以看到所述密封环上的位于内部的台阶11，纤维增强的增强环2布置在该台阶上。图3和图5中所示的密封环1在这种情况下呈具有内部密封作用和仅具有一个密封唇10的单作用密封环1的形式。图1至图5中所示的密封环1的实施方案在此仅旨在被理解为仅仅作为示例，使得如果密封环1的其他实施方案(未示出)至少具有连接至或密封在密封环1的材料中并且至少在径向方向3上加固密封环1的增强环2，则这些实施方案不言而喻地也旨在被本发明涵盖。
考虑根据图4的密封环1，可以看到，密封环1的径向壁厚tDR与凹部8的径向深度tA之比处于1.5<tDR/tA<2.3的范围内，特别是处于1.7<tDR/tA<2.2的范围内。替代地或另外地，密封环1的宽度BDR与凹部8的宽度BA之比处于1.0<BDR/BA<2.2的范围内，特别是处于1.7<BDR/BA<2.0的范围内。
考虑根据图5的密封环1，可以看到，密封环1的径向壁厚tDR与台阶11的径向深度tS之比处于1.5<tDR/tS<2.3的范围内，特别是处于1.7<tDR/tS<2.2的范围内。替代地或另外地，密封环1的宽度BDR与台阶11的宽度BS之比处于1.0<BDR/BS<2.2的范围内，特别是处于1.7<BDR/BS<2.0的范围内。
通过这些比值，变形的限制可以在液压介质的20与350巴之间的压力范围内最佳地实现。在此，借助于所述的尺寸，可以根据本发明将密封唇10相对于相对定位的密封表面12的接触压力限制为密封作用仍然被完全实施的值，但是避免了由于过高的接触压力而引起的过度磨损。
在此，增强环2也可以布置在密封环1的中心，特别是完全被密封环1的材料包围，由此实现双作用的密封环1。
在此，在根据图1、图2和图4的密封环1的情况下，增强环2径向地布置在密封环1的外部，从而抵抗朝向外部(在这种情况下向上)的压力(也就是说，抵抗径向拉伸)来加固密封环1和密封唇10。相比之下，根据图3和图5的密封环1上的增强环2布置在内部，从而抵抗径向压缩来加固密封环1和密封唇10。
密封环1本身在这种情况下可以由实际上任何所需的材料形成，优选地由聚氨酯(PU)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)或其他热塑性材料形成，其中聚氨酯是具有优异的机械特性并因此具有高度耐磨性的塑料或合成树脂。相比之下，聚四氟乙烯(PTFE)是由氟和碳组成的线性结构的无直链的部分结晶的聚合物，其显示极高的耐化学性并且还具有高耐磨性。此外，由PTFE形成的增强环2具有优异的滑动特性，由此即使在与相对定位的密封表面12的滑动接触中润滑不足的情况下也仅出现低摩擦。
根据本发明的密封环1在密封装置13中使用，其中在所述密封装置13中还设置有弹性体环14，该弹性体环14特别地抵靠密封表面12(例如汽缸筒或活塞杆18)预加载密封环1，具体地在图1、图2和图4中是径向向外的并且在图3和图5中是径向向内的。
图2示出了具有第二部件16(在这种情况下为液压活塞16’)的液压组件15，该第二部件能在第一部件21(在这种情况下为汽缸21’)中/上平移调节，并且该第二部件具有密封环1布置在其中的凹部8’。在此，密封环1借助于弹性体环14抵靠第一部件21(即汽缸21’)的密封表面12预加载。在此，密封环1和弹性体环14形成密封装置13。
对应于图3，第一部件21形成为活塞杆18，并且第二部件16形成为封闭件17。在此，根据图3的密封装置13在径向向内的方向上相对于活塞杆18密封封闭件17。即使这个非详尽的清单也表明了密封环1或密封装置13的各种可能的用途。
弹性体环14可以由丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FKM)、三元乙丙橡胶(EPDM)或聚氨酯(PU)形成。各种材料的优点例如基于相对于待密封的介质的耐化学性以及对磨损特性和摩擦的控制。
总而言之，可以因此这样说，通过根据本发明的密封环1，可以实现特别是在液压组件15中既实施密封作用又耐磨的密封件。