DE3620346A1 - Verfahren zum wiederherstellen der stangendichtung bei der instandsetzung hydraulischer grubenstempel u.dgl. sowie stangendichtung fuer grubenstempel und sonstige druckmittelzylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederherstellen der Stangendichtung bei der Instandsetzung der mit einer Korrosionsschutzschicht, wie insbesondere einer Nickel- und/oder Chromschicht versehenen oder aus nicht-rostendem Stahl be­ stehenden Kolbenstangen von Druckmittelzylindern, insbeson­ dere hydraulischen Grubenstempeln u.dgl., wobei im Falle einer Stangenkorrosion oder einer sonstigen Verletzung der Stangenoberfläche bzw. der Korrosionsschutzschicht das Material der Kolbenstange um eine bestimmte Abtragtiefe abgetragen und nachfolgend die Kolbenstange unter Her­ stellen der Stangendichtung mittels eines in eine Ringnut eingelegten, flexiblen Dichtringes aus Kunststoffmaterial od.dgl. wieder eingebaut wird. Ferner ist die Erfindung auf eine zweckmäßige Stangendichtung für Druckmittelzylin­ der gerichtet, die, wie vor allem hydraulische Grubenstem­ pel u.dgl., im Einsatz einer starken Korrosion unterliegen.

Es ist üblich, die Kolbenstangen von Druckmittelzylindern, die, wie vor allem hydraulische Grubenstempel, im Einsatz einer starken Korrosion unterworfen sind, mit einer Korrosionsschutzschicht in Gestalt einer Nickel- und/oder Chromschicht zu versehen. Bei mechanischen Beschädigungen der Korrosionsschutzschicht oder beim Einsatz der Druck­ mittelzylinder in einer chemisch stark aggressiven Umgebung kann es zu Korrosionsschäden im Grundwerkstoff der Kolben­ stange unter der Metallbeschichtung kommen, die zu einem Wiederaufarbeiten der Kolbenstangen mit erheblichem Kosten­ aufwand zwingen, sofern nicht eine Verschrottung der Kolben­ stangen vorgezogen wird.

Bei auftretenden Korrosionsschäden werden die Kolbenstangen unter Abtragen der metallenen Korrosionsschutzschicht bis in das "gesunde" Grundmaterial abgedreht. Anschließend werden die Kolbenstangen erneut vernickelt oder verchromt. Dabei wurde darauf geachtet, daß die wiederaufgearbeiteten Kolben­ stangen zur Anpassung an die Kolbenstangendichtung wieder den ursprünglichen Außendurchmesser erhielten. Dies erforderte ein "Überchromen" oder "Übernickeln" mit Dicken der Korro­ sionsschutzschichten bis zu etwa 700 µm. Nickel- oder Chrom­ schichten dieser Dicken erfordern einen übermäßig hohen Me­ tallaufwand und sind daher wirtschaftlich nicht zu rechtfer­ tigen. Außerdem besteht bei derartig großen Schichtdicken die Gefahr eines Abplatzens der Korrosionsschutzschicht.

Die vorgenannten Nachteile und Schwierigkeiten bestehen auch dann, wenn anstelle einer Verchromung oder Vernickelung in chemischen Bädern eine Materialaufspritzung auf die bis auf den Grundwerkstoff abgedrehte Kolbenstange vorgesehen wird. Auch hier treten aufgrund der übermäßig starken Schichtdicken Abplatzungen auf, die zu einer Korrosion der Kolbenstange, sehr rasch auch zu einer Zerstörung der Kolbenstangendichtung führen.

Es wäre an sich denkbar, bei der Wiederaufarbeitung die bis in das Grundmaterial abgedrehten Kolbenstangen mit einer me­ tallenen Korrosionsschutzschicht der üblichen Schichtdicke zu versehen. In diesem Fall müßte aber die Durchmesserdiffe­ renz zu dem normalen Außendurchmesser der Kolbenstange da­ durch ausgeglichen werden, daß beim Instandsetzen der Stempel entsprechend stärkere Dichtungen verwendet werden. Dies würde aber dazu zwingen, ständig unterschiedliche Stangendichtungen auf Lager zu halten. Auch die Gefahr einer Verwechslung der Dichtungen wäre nicht auszuschließen. Hinzu kommt, daß die Wirkung und Standsicherheit der Stangendichtung in Frage ge­ stellt wird, wenn unterschiedlich starke Dichtringe in ein und dieselbe Ringnut mit in der Nuthöhe und Nutbreite vor­ gegebenen Abmessungen eingesetzt werden.

Die vorgenannten Probleme und Schwierigkeiten bestehen weit­ gehend auch bei Kolbenstangen, die aus nicht-rostenden Stäh­ len gefertigt werden und daher keine Korrosionsschutzschicht der genannten Art erhalten. Bei Oberflächenverletzungen der Kolbenstangen, die durch mechanische Einwirkungen oder auch durch Korrosion bedingt sein können, muß die Kolbenstange ebenfalls bis auf das gesunde Material abgedreht werden, wo­ durch sich ein verminderter Stangendurchmesser ergibt, der zu den genannten Problemen bei der Stangendichtung führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein technisch einfaches und be­ sonders wirtschaftliches Verfahren zum Wiederherstellen der Stangendichtung bei der Instandsetzung von Kolbenstangen an­ zugeben, mit welchem sich bei Vermeidung der genannten Schwie­ rigkeiten eine zuverlässige Stangendichtung auch mit Hilfe der bei der üblichen Fertigung der Druckmittelzylinder verwendeten Dichtringe erreichen läßt. Ferner bezweckt die Erfindung eine vorteilhafte und wirtschaftliche Stangendichtung zur Verwen­ dung bei Druckmittelzylindern, insbesondere hydraulischen Grubenstempeln u.dgl., deren Kolbenstange in der genannten Weise aufgearbeitet worden ist.

Die vorgenannte Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren dadurch gelöst, daß in die Ringnut als Auflager für den Dichtring ein die Dickenverminderung der Kolbenstange ausgleichender Ausgleichsring eingebracht und mittels eines Klebers am Nutgrund fixiert wird. Als Ausgleichsring wird zweckmäßig ein dünnwandiger Metallring, insbesondere ein aus einem flachen Stahlstreifen geformter Stahlring, verwendet, obwohl auch Kunststoffringe geeignet sind.

Besondere Bedeutung hat das erfindungsgemäße Verfahren beim Wiederaufarbeiten von Kolbenstangen, die mit einer Korrosions­ schutzschicht, wie vorzugsweise einer Nickel- und/oder Chrom­ schicht, versehen sind. Bei Verletzungen der Korrosionsschutz­ schicht wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das Material der Kolbenstange unter Entfernen der Korrosionsschutzschicht bis in das Grundmaterial hinein abgetragen, worauf die Kolben­ stange mit einer neuen Korrosionsschutzschicht der üblichen Dicke versehen und dann unter Herstellen der Stangendichtung mittels des die Durchmesserdifferenz ausgleichenden Ausgleichs­ ringes wieder eingebaut wird.

Mit Hilfe des in die Ringnut eingebrachten Ausgleichsringes wird demgemäß bei der Instandsetzung der Kolbenstange deren Durchmesserdifferenz zumindest angenähert ausgeglichen, die sich durch das Abdrehen der Kolbenstange um die vorbestimmte Abtragtiefe ergibt. Bei Kolbenstangen, die mit einer metalle­ nen Korrosionsschutzschicht versehen sind, wird die Kolben­ stange zweckmäßig um ein Maß abgedreht, welches deutlich grö­ ßer ist als die Dicke der bei der Stangenfertigung aufgebrach­ ten Korrosionsschutzschicht, im allgemeinen mindestens das Zwei- bis Fünffache der Dicke der Korrosionsschutzschicht beträgt. Nach dem Abdrehen der Kolbenstange bis in deren Grundwerkstoff wird in herkömmlicher Weise eine neue Korro­ sionsschutzschicht aufgebracht, deren Dicke nicht größer zu sein braucht als die Dicke der zuvor beim Abdrehen der Kolben­ stange entfernten Korrosionsschutzschicht. Damit ist es mög­ lich, bei sparsamem Verbrauch des teuren Beschichtungsmetalls eine zuverlässige Stangendichtung an der wiederaufgearbeiteten Kolbenstange zu erzielen, ohne daß hierbei ein Spezial-Dicht­ ring benötigt wird. Das Einkleben des Ausgleichsringes in die Ringnut fixiert den Ausgleichsring an seinem Sitz und verhin­ dert vor allem das Auftreten von Druckmittel-Kriechströmen zwischen Ausgleichsring und Nutgrund beim Einsatz des Druck­ mittelzylinders bzw. des Stempels.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß bei Einkleben des Ausgleichsringes in die Ringnut die bei der Neuherstel­ lung der Druckmittelzylinder als Stangendichtungen verwende­ ten Dichtringe unverändert auch bei den wiederaufgearbeiteten Kolbenstangen verwendet werden können. Der elastische Dicht­ ring nimmt die durch das Einkleben des Ausgleichsringes be­ wirkte Verringerung der Nuttiefe aufgrund seiner Elastizität auf und ist in der Lage, die Kolbenstange einwandfrei gegen das Zylinderteil des Druckmittelzylinders abzudichten.

Hydraulische Stempel und Arbeitszylinder, die in Bergbau- Untertagebetrieben oder in sonstigen Betrieben mit ähnlichen Einsatzbedingungen eingesetzt werden, erhalten im allgemei­ nen eine Nickel- und/oder Chromschicht in einer Dicke von etwa 0,05 mm. Die Abtragtiefe, um die zuvor die Kolbenstange bis in ihren Grundwerkstoff hinein abgetragen worden ist, beträgt hierbei zweckmäßig mindestens etwa das Vier- bis Fünffache der Dicke der Korrosionsschutzschicht.

Für die Stangendichtung wird zweckmäßig ein Dichtring aus flexiblem Kunststoffmaterial, wie vorzugsweise Nitrilbutadien od.dgl., verwendet, der mit einem sich radial gegen die Kol­ benstange andrückenden Dichtwulst an seiner Innenseite und zweckmäßig mit einer ebenen Fußfläche versehen ist, mit der er sich auf dem eingebrachten Ausgleichsring abstützt.

Für das Einkleben des Ausgleichsringes in die Ringnut wird zweckmäßig ein Zwei-Komponenten-Kleber auf Epoxidharzbasis verwendet.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 in einer Teilansicht, teilweise im Axial­ schnitt, einen Druckmittelzylinder bzw. hydraulischen Stempel im Bereich der er­ findungsgemäß vorgesehenen Stangendichtung;

Fig. 2 in starker Vergrößerung den bei der erfin­ dungsgemäßen Stangendichtung vorgesehenen elastischen Dichtring mit in die Nut ein­ gebrachtem Ausgleichsring, ebenfalls im Axialschnitt.

Der in Teilansicht gezeigte Druckmittelzylinder bzw. Hydrau­ likstempel weist eine Gewindebuchse 1 auf, die in das offene Ende des Zylinderteils 2 des Druckmittelzylinders bzw. Stem­ pels eingeschraubt ist und in der sich die Kolbenstange bzw. der Innenstempel 3 führt. Die Gewindebuchse 1 ist gegenüber dem Zylinderteil 2 mittels einer Dichtung 4 abgedichtet, die in einer Ringnut der Gewindebuchse 1 sitzt. Mit 5 ist ein in einer Ringnut der Gewindebuchse 1 angeordneter Schmutz­ abstreifer bezeichnet.

Die eigentliche Stangendichtung 6 wird von einem flexiblen Dichtring 7 gebildet, der in einer Ringnut 8 an der Innen­ seite der Gewindebuchse 1 sitzt und sich elastisch gegen die Kolbenstange 3 anpreßt. Wie Fig. 2 zeigt, kann der Dichtring 7 an seiner lnnenseite mit einem radial vorspringenden Wulst 9 versehen sein, der sich unter elastischer Verformung gegen die zylindrische Oberfläche der Kolbenstange 3 anpreßt. Dem elastischen Dichtring 7 kann, wie bekannt, ein Stützring 10 nachgeschaltet sein, der in einer Einziehung an der Seiten­ fläche des Dichtringes 7 sitzt und sich gegen die obere Flan­ ke 11 der Ringnut 8 abstützt. Der Stützring 10 kann aus Kunst­ stoff oder auch aus Metall bestehen. Er verhindert ein Hinein­ fließen des Werkstoffs des elastischen Dichtringes 7 in den Ringspalt zwischen Gewindebuchse 1 und Kolbenstange 3.

Die Kolbenstange weist eine Korrosionsschutzschicht in Gestalt einer Nickel- und/oder Chromschicht od.dgl. auf, wie dies be­ kannt ist. Die Dicke dieser metallenen Korrorionsschutzschicht beträgt z.B. 0,05 mm. Der sich elastisch gegen die Korrosions­ schutzschicht der Kolbenstange 3 legende Dichtring 7 ist zweckmäßig mit einer ihn verstärkenden Gewebeeinlage versehen, die in Fig. 1 bei 12 angedeutet ist.

Bei Verletzung der Korrosionsschutzschicht wird die Kolben­ stange um ein Maß abgedreht, das größer ist als die Dicke der Korrosionsschutzschicht. Die Kolbenstange 3 wird dem­ gemäß bis in ihr Grundmaterial abgedreht, wobei die zuvor aufgebrachte Korrosionsschutzschicht vollständig abgetragen wird. Bei einer Dicke der metallenen Korrosionsschutzschicht von etwa 0,05 mm wird die Kolbenstange 3 zweckmäßig um etwa 0,25 mm-0,3 mm abgetragen, wodurch sich eine Durchmesser­ verringerung der Kolbenstange von 0,5-0,6 mm ergibt. Die so abgedrehte Kolbenstange wird anschließend in bekannter Weise mit einer neuen Korrosionsschutzschicht, insbesondere einer Nickel- und/oder Chromschicht, versehen, zweckmäßig in der Dicke der zuvor entfernten Korrosionsschutzschicht, d.h. in einer Dicke von etwa 0,05 mm. Die so aufgearbeitete Kolben­ stange 3 weist demgemäß einen Außendurchmesser auf, der um etwa 0,4 mm bzw. 0,5 mm kleiner ist als ihr ursprünglicher Außendurchmesser. Diese Durchmesserdifferenz wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch ausgeglichen, daß in die Ringnut 8 der Gewindebuchse 1 ein aus einem flachen Streifen gebildeter Ausgleichsring 13 (Fig. 2) eingelegt wird, dessen Dicke etwa 0,2 mm bzw. 0,25 mm beträgt. Der den Ausgleichs­ ring 13 bildende elastische Flachstreifen wird unter Verfor­ mung zu dem Ring in die Nut 8 eingesetzt und mit Hilfe eines Zwei-Komponenten-Klebers am Nutgrund fixiert. In Fig. 2 ist die dünne Klebemittelschicht bei 14 angedeutet. Besonders ge­ eignet für den Kleber ist ein Zwei-Komponenten-Kleber auf Epoxidharzbasis (z.B. ein Kleber der Type Technicol 8260 und 8261 der Firma Beiersdorf AG Hamburg). Vor dem Einführen des Ausgleichsringes 13 in die Ringnut 8 wird deren Nutgrund mit dem Kleber bestrichen, worauf dann der Flachstreifen so ein­ gelegt wird, daß er sich zu einem Ring verformt, dessen beide Enden stumpf voreinanderliegen. Anschließend kann der schmale Spalt an der Stoßstelle zwischen den stumpf voreinanderlie­ genden Enden des Ringes mit Kleber verfüllt werden, worauf ein Klebeband, vorzugsweise ein Polyäthylenband, über die stumpf vor einanderliegenden Enden geklebt wird. Hierdurch werden die Enden des Ringes gesichert. Nach dem Einbringen des Ausgleichsringes 13 wird zweckmäßig ein alter Dichtring 7 in die Nut 8 eingelegt, um den Ausgleichsring in seiner Lage am Nutgrund zu fixieren, bevor der Kleber erhärtet ist. Der über die Stoßstelle geklebte Klebstoffstreifen verhin­ dert das Festkleben dieses Dichtringes. Anschließend kann die gesamte Anordnung in einem Ofen bei z.B. 70°C zwanzig Minuten lang erhitzt werden, um den Kleber zum Aushärten zu bringen. Sobald dies geschehen ist, kann der alte Dichtring und auch der Klebestreifen entfernt und ggf. die Ringnut 8 von etwaigem herausgequollenen Kleber gereinigt werden. An­ schließend wird ein neuer Dichtring 7 in die Ringnut 8 ein­ gesetzt, der sich demgemäß mit seiner zylindrischen Außen­ umfangsfläche auf dem flachen Ausgleichsring 13 abstützt. Bei der nachfolgenden Kolbenstangenmontage ergibt sich somit eine Stangendichtung, bei der der elastische Dichtring 7 praktisch dieselbe Vorspannung an der Kolbenstange 3 hat wie bei einem neu gefertigten Druckmittelzylinder.

Wie erwähnt, wird der dünne Ausgleichsring 13 vorzugsweise aus einem flachen Metallstreifen, insbesondere aus einem flachen Stahlbandabschnitt, gefertigt, der zu der Form des rechteckigen Streifens geschnitten und anschließend in der beschriebenen Weise unter elastischer Verformung in die Ring­ nut 8 eingelegt wird. Anstelle des elastischen Flachstahlrin­ ges kann aber auch ein aus einem Kunststoffband geformter Ausgleichsring Verwendung finden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist, wie erwähnt, auch für das Wiederaufarbeiten von Kolbenstangen aus rostfreien Stählen verwendbar, wenn diese bei Oberflächenbeschädigungen bis in den gesunden Werkstoff hinein abgedreht werden.

Claims (14)

1. Verfahren zum Wiederherstellen der Stangendichtung bei der Instandsetzung der mit einer Korrosionsschutzschicht, wie insbesondere einer Nickel- und/oder Chromschicht, versehenen oder aus nicht-rostendem Stahl bestehenden Kolbenstangen von Druckmittelzylindern, insbesondere hydraulischen Grubenstempeln u.dgl., wobei im Falle einer Stangenkorrosion oder einer sonstigen Verletzung der Stangenoberfläche bzw. der Korrosionsschutzschicht das Material der Kolbenstange um eine bestimmte Abtrag­ tiefe abgetragen und nachfolgend die Kolbenstange unter Herstellen der Stangendichtung mittels eines in eine Ringnut eingelegten flexiblen Dichtringes aus Kunst­ stoffmaterial od.dgl. wieder eingebaut wird, da­ durch gekennzeichnet, daß in die Ringnut (8) als Auflager für den Dichtring (7) ein die Dickenverminderung der Kolbenstange ausgleichender Aus­ gleichsring (13) eingebracht und mittels eines Klebers am Nutgrund fixiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einer mit einer Korrosions­ schutzschicht versehenen Kolbenstange das Material der Kolbenstange unter Entfernen der Korrosionsschutzschicht bis in das Grundmaterial hinein abgetragen wird, worauf die Kolbenstange mit einer neuen Korrosionsschutzschicht versehen und dann unter Herstellen der Stangendichtung mittels des Ausgleichsringes wieder eingebaut wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Ausgleichsring (13) ein Metallring, vorzugsweise ein Flachstahlring, verwen­ det wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ausgleichsring (13) aus einem vorgefertigten Flachstreifen hergestellt wird, der unter elastischer Verformung in die Ringnut (8) eingebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Flachstreifen so zu dem Aus­ gleichsring (13) verformt wird, daß die Flachstreifen­ enden stumpf voreinanderliegen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß innerhalb der Ringnut (8) der Flachstreifen mittels eines über die Stoßstelle geklebten dünnen Klebestreifens, z.B. eines dünnen Polyäthylen- Klebestreifens, in der Ringform fixiert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtragtiefe minde­ stens etwa das Zwei- bis Sechsfache der Dicke der Korro­ sionsschutzschicht beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtring (7) ein aus einem flexiblen Kunststoffmaterial, wie vorzugsweise Nitrilbutadien od.dgl., bestehender Dichtring mit einem sich radial gegen die Kolbenstange (3) andrückenden Dicht­ wulst (9) verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Kleber ein Zwei- Komponenten-Kleber auf Epoxidharzbasis verwendet wird.

10. Stangendichtung für Druckmittelzylinder, insbesondere für hydraulische Grubenstempel u.dgl., deren Kolbenstangen mit einer metallenen Korrosionsschutzschicht versehen sind oder aus nicht-rostendem Stahl bestehen, mit einem in einer Ringnut einer Gewindebuchse sitzenden, sich elastisch gegen die Kolbenstange andrückenden, flexiblen Dichtring, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Dichtring (7) mit seinem Außenumfang gegen einen in die Ringnut (8) eingeklebten Ausgleichsring (13) abstützt.

11. Stangendichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ausgleichsring (13) aus einem Metallring, insbesondere einem von einem fla­ chen Metallstreifen gebildeten Metallring, besteht.

12. Stangendichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ausgleichsring (13) aus Kunststoff besteht.

13. Stangendichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsring (13) eine Dicke hat, die größer ist als die Dicke der Korrosionsschutzschicht.

14. Stangendichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Kunststoff bestehende Dichtring (7) am Innenumfang einen vorspringenden ringförmigen Dichtwulst (9) auf­ weist.