CH635177A5

CH635177A5 - Sealing arrangement for the mutual sealing off of a piston in the working cylinder

Info

Publication number: CH635177A5
Application number: CH1210878A
Authority: CH
Inventors: Kurt Stoll
Original assignee: Festo Maschf Stoll G
Priority date: 1977-11-30
Filing date: 1978-11-27
Publication date: 1983-03-15
Also published as: IT7830158A0; IT1100200B; DE2753336A1; FR2410771A1; FR2410771B1; SE7812284L; SE432647B; DE2753336C3; DE2753336B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung zur gegen- Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen: The invention relates to a sealing arrangement for the object of the invention. Show it:

seitigen Abdichtung eines Kolbens im Arbeitszylinder mit in 40 Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Dichtungsanord- side sealing of a piston in the working cylinder with a first embodiment of a sealing arrangement in FIG.

einer Ringnut des Kolbens angeordneten, paketartig aus mehre- nung gemäss der Erfindung in einer Seitenansicht, teilweise ge- an annular groove of the piston, arranged in a packet-like manner according to the invention in a side view, partially

ren, Seite an Seite aneinanderliegenden, in radialer Richtung schnitten und in Teildarstellung, side by side, cut in the radial direction and in partial view,

elastisch federnden Ringen, die in radialer Richtung durch einen Fig. 2a einen Ring der Dichtungsanordnung nach Fig. 1 in als Federelement wirkenden Blähkörper aus biegsamem, elasti- einer Vorderansicht, elastically resilient rings which, in the radial direction through a FIG. 2a, a ring of the sealing arrangement according to FIG.

schem Material federnd gegen die Innenwand des Arbeitszylin- 45 Fig. 2b den Ring nach Fig. 2a im Schnitt, schematic material resilient against the inner wall of the working cylinder 45 Fig. 2b the ring of Fig. 2a in section,

ders gedrückt werden, wobei der Blähkörper über einen Kanal Fig. 3 eine Variante zu einer Einzelheit nach Fig. 1, wieder- 3, a variant of a detail according to FIG. 1 is again shown.

mit Druckmedium gespeist wird. um in einer Seitenansicht im Schnitt, und is fed with pressure medium. to cut in a side view, and

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Fig. 4 eine beispielhafte Anwendung der Dichtungsanord- The present invention has set itself the task, Fig. 4 an exemplary application of the sealing arrangement

eine Druckdichtungsanordnung der hier in Frage stehenden Art nung nach Fig. 1 in einer Seitenansicht in schematischer zu schaffen, bei der die Abdichtungswirkung sich regulierend 50 Darstellung. 1 in a side view in schematic form, in which the sealing effect regulating 50 representation.

dem an beiden Seiten des Kolbens herrschenden Druck anpas- In einem Arbeitszylinder 12 ist ein Kolben 10 geführt, von sen kann. dem lediglich ein kleiner Abschnitt dargestellt ist, und der in Adapt to the pressure prevailing on both sides of the piston. A piston 10 is guided in a working cylinder 12 and can be used. which only shows a small section, and which in

Zu dem obengenannten Zweck ist gemäss der Erfindung bei Richtung des Pfeiles A hin und her bewegbar angeordnet ist. In der neuen Dichtungsanordnung vorgesehen, dass der Kanal mit dem Kolben 10 ist eine Ringnut 6 angeordnet, in der eine insge- For the above purpose, according to the invention is arranged to be movable back and forth in the direction of arrow A. In the new sealing arrangement it is provided that the channel with the piston 10 has an annular groove 6 in which an overall

den Druckräumen zu beiden Stirnseiten des Kolbens in Verbin- 55 samt mit 25 bezeichnete Ringdichtung - ein Ringpaket aus dung steht und in der Zuführung zum Blähkörper ein ODER- mehreren Ringen - angeordnet ist, die zur Abdichtung des Ar- the pressure chambers on both ends of the piston in connection with a ring seal designated by 25 - a ring packet is made of manure and an OR - several rings - is arranged in the feed to the inflatable body, which is used to seal the arm.

Ventil aufweist, das jeweils den Kanalabschnitt mit dem Bläh- beitszylinders gegenüber dem Kolben dient. Die Ringdichtung körper verbindet und freigibt, der in den höheren Druck aufwei- besteht aus mehreren, z.B. drei oder vier übereinander bzw. Has valve, which serves the channel section with the inflation cylinder opposite the piston. The ring seal connects and releases body, which in the higher pressure consists of several, e.g. three or four on top of each other or

senden Druckraum mündet. nebeneinander angeordneten, mit je einem radialen, zweckmäs- send pressure chamber opens. arranged side by side, each with a radial, convenient

Bei der erfindungsgemässen Anordnung findet dadurch, 60 sig durchgehenden Schlitz 5 versehenen Kunststoffringen 1 aus dass die Ringe an einem aufblasbaren Blähkörper sitzen, dessen haltbarem Material, die z.B. durch Stanzen hergestellt sein kön-Innenraum mit dem Druckraum an der Seite des Kolbens, an nen. Die Ringe 1 sind über den Umfang gesehen versetzt gegender der höhere Druck herrscht, in Verbindung steht, automa- einander angeordnet, derart, dass die Schlitze einander angren-tisch eine Anpassung des Druckes, mit dem die Ringe in radialer zender Ringe um jeweils 180° gegeneinander versetzt sind. Richtung an die Innenwand des Arbeitszylinders anliegen, in 65 Die Ringe wenden ihre in der Ringebene liegenden Stirnsei-Abhängigkeit von den jeweils im betreffenden Druckraum des ten 2a, 2b, 2c, 2d einander zu und sitzen an einem als Federele-Arbeitszylinders herrschenden Druck statt. Wenn z.B. in einem ment wirkenden, aufblasbaren Blähkörper 3 aus biegsamem, Kolben-Zylinder-Aggregat der die erfindungsgemässe Dich- zweckmässig elastischem Material, dessen Innenraum 4 mit In the arrangement according to the invention, plastic rings 1 provided with 60 continuous slits 5 find that the rings sit on an inflatable inflatable body, the durable material of which, e.g. can be made by punching-interior with the pressure chamber on the side of the piston, at NEN. The rings 1 are offset over the circumference, against which the higher pressure prevails, is connected, arranged automatically, in such a way that the slots adjoin one another an adaptation of the pressure with which the rings in radial zender rings are 180 ° in each case are offset from each other. Bearing in the direction of the inner wall of the working cylinder, in 65 The rings turn their end face dependency in the ring plane on the respective pressure chamber of the ten 2a, 2b, 2c, 2d and sit at a pressure prevailing as a Federele working cylinder. If e.g. in a mentally acting, inflatable inflatable body 3 made of flexible, piston-cylinder unit the expediently elastic material according to the invention, the interior 4 of which

3 3rd

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Druckluft so beaufschlagt wird, dass der vom Blähkörper 3 in radialer Richtung gemäss dem Pfeil 3a auf die Ringe ausgeübte Druck sich der Veränderung des Druckes im betreffenden Arbeitsraum des Zylinders anpasst. Die Ringe 1, deren durchgehende Schlitze über den Umfang gesehen um jeweils 180° gegeneinander versetzt sind, haben im Querschnitt die Gestalt eines mit Bezug auf die Längsachse hochkant gestellten Rechtecks, wie aus der Fig. 2b, in der ein solcher Querschnitt in grösserem Massstab dargestellt ist, hervorgeht. Die Ringe können Kreisverlauf haben gemäss Fig. 2a, sie können jedoch auch die Kontur eines Rechtecks oder Quadrates beschreiben. Compressed air is acted on such that the pressure exerted on the rings by the inflatable body 3 in the radial direction according to arrow 3a adapts to the change in the pressure in the relevant working space of the cylinder. The rings 1, the continuous slits of which are offset by 180 ° from one another over the circumference, have in cross section the shape of a rectangle placed upright with respect to the longitudinal axis, as shown in FIG. 2b, in which such a cross section is shown on a larger scale is emerges. The rings can have a circular course according to FIG. 2a, but they can also describe the contour of a rectangle or square.

Jeweils drei oder vier Ringe sind zu einem Paket 25 zusam-mengefasst in einer Ringnut 6 untergebracht, an deren Nutengrund 4a der Blähkörper 3 angeordnet ist, der zwischen dem Nutengrund 4a und dem auf seinem Aussenumfang aufliegenden Ringpaket 25 liegt und hierbei dazu dient, die Ringe gegen die Innenwand des Zylinders 12 gemäss Pfeil 3a zu verspannen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sitzen die Ringe 1 auf dem Aussenumfang des als Federelement dienenden Blähkörpers 3, der seinerseits an seinem Aussenumfang eine Ringnut 37 aufweist, welche die Ringdichtung 38 aufnimmt. In diesem Falle bestehen die Ringe aus einem vorzugsweise abdichtenden Kunststoffmaterial mit Gleiteigenschaften, z.B. aus dem unter dem Handelsnamen «Teflon» bekannten Material, sie haben hierbei einerseits die Aufgabe, die beiden durch den Kolben getrennten Zylinderräume gegeneinander abzudichten, andererseits haben sie noch die Aufgabe, den Kolben zu führen, sie müssen also einerseits Abdichtungseigenschaften und andererseits gute Gleiteigenschaften besitzen. Der als Federelement dienende Blähkörper besteht zweckmässigerweise aus Gummi oder aus einem Kunststoffmaterial mit gummiähnlichen Eigenschaften, er hat die Aufgabe, elastisch auf die Ringe einzuwirken, sie je nach dem in seinem Inneren herrschenden Druck mehr oder weniger stark in radialer Richtung gegen die Innenwand des Zylinders zu drücken. Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Ringe mit dem Blähkörper einstückig, Voraussetzung hierfür ist ein Material, das sowohl gut gleitend und abdichtend wirken kann, als auch die nötige Elastizität besitzt. In each case three or four rings are combined to form a package 25 in an annular groove 6, on the groove base 4a of which the inflatable body 3 is arranged, which is located between the groove base 4a and the ring package 25 lying on its outer circumference and serves the rings to brace against the inner wall of the cylinder 12 according to arrow 3a. In the embodiment according to FIG. 1, the rings 1 sit on the outer circumference of the inflatable body 3 serving as a spring element, which in turn has an annular groove 37 on its outer circumference, which receives the ring seal 38. In this case the rings consist of a preferably sealing plastic material with sliding properties, e.g. Made of the material known under the trade name «Teflon», on the one hand they have the task of sealing the two cylinder spaces separated by the piston, on the other hand they also have the task of guiding the piston, so they must have sealing properties on the one hand and good sliding properties on the other hand . The inflatable body serving as a spring element expediently consists of rubber or of a plastic material with rubber-like properties, it has the task of acting elastically on the rings, depending on the pressure prevailing inside, to a greater or lesser extent in the radial direction against the inner wall of the cylinder to press. In one embodiment, not shown, the rings are integral with the inflatable body, the prerequisite for this is a material that can both have a good sliding and sealing effect and also have the necessary elasticity.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das Ringpaket 25 in einer Ringnut 6 am Aussenumfang des Kolbens 10 eines Kolben-Zylinder-Aggregats untergebracht, es liegt hierbei abdichtend an der Innenwand 11 des Zylinders 12 an. Diese Ringnut 6 ist durch axial verlaufende Kanäle 13 und 14 mit den beiden axialen Aussenseiten des Kolbens 10 verbunden, wobei zwischen die inneren Mündungen 13a, 14a der beiden Kanäle 13, 14 und die Ringnut 6 ein Ventil 15 nach Art eines ODER-Ventils, z.B. in Gestalt einer flexiblen Lippe aus einem Material mit Abdichtungseigenschaften oder in Gestalt einer Klappe, geschaltet ist, das jeweils nach der Seite des Kolbens öffnet, an der der höhere Druck herrscht, und das hierbei den Durchtritt durch den an dieser Aussenseite des Kolbens mündenden Kanal freigibt. Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung verschliesst das Ventil 15 den Kanal 14, hingegen ist der Kanal 13 offen, so dass der an der Seite 13b des Kolbens vorhandene Druck in das Innere 4 des Blähkörpers 3 hineinwirkt und diesen aufbläst und hierbei einen radialen Druck in Richtung des Pfeiles 3a auf die Ringe 1 ausübt, die auf diese Weise in Abhängigkeit von dem an der Seite 13b herrschenden Druck gegen die Innenwand 11 des Zylinders 12 angedrückt werden. Die Ringe 1 werden somit um so stärker gegen die Innenwand 11 des Zylinders 12 angedrückt, je höher der Druck an der Seite 13b ist, so dass man auf diese Weise eine stärkere Anpressung bei höheren Drücken im Zylinder hat und bei niedrigen Drücken eine schwächere Anpres-s sung, also weniger Reibung, ausserdem wird die Anpressung um so höher, je mehr sich der Kolbem dem betreffenden Ende des Zylinderraumes nähert. Dadurch wird bei höherem Druck eine bessere Abdichtung erzielt, bei niedrigem Druck - wenn die Abdichtung leichter zu bewerkstelligen ist - wird dagegen die io Reibung geringer sein, wird ein besseres Gleiten zu erzielen sein. Auch kann man auf diese Weise eine gewisse Verbesserung der Dämpfung der Kolbenbewegung gegen Ende des Hubes erzielen. Schliesslich ergibt sich hierbei auch noch eine Anpassung der Abdichtungswirkung an die Geschwindigkeit der 15 Kolbenbewegung und an die in Abhängigkeit hiervon stehenden Leckverluste. Insgesamt ergibt sich also durch die neue Anordnung eine Anpassung an den jeweils im Zylinder bzw. an der betreffenden Kolbenseite herrschenden Druck, eine Verbesserung der Abdichtungseigenschaften, Gleiteigenschaften und 20 Führungseigenschaften des Kolbens. In the embodiment according to FIG. 1, the ring packet 25 is accommodated in an annular groove 6 on the outer circumference of the piston 10 of a piston-cylinder unit, it lies sealingly against the inner wall 11 of the cylinder 12. This annular groove 6 is connected by axially extending channels 13 and 14 to the two axial outer sides of the piston 10, wherein between the inner openings 13a, 14a of the two channels 13, 14 and the annular groove 6 a valve 15 in the manner of an OR valve, e.g. in the form of a flexible lip made of a material with sealing properties or in the form of a flap, which opens in each case on the side of the piston where the higher pressure prevails, and which in this case releases the passage through the channel opening on this outside of the piston . In the arrangement shown in FIG. 1, the valve 15 closes the channel 14, but the channel 13 is open, so that the pressure present on the side 13b of the piston acts into the interior 4 of the inflatable body 3 and inflates it, and thereby a radial pressure exerts in the direction of arrow 3a on the rings 1, which are thus pressed against the inner wall 11 of the cylinder 12 depending on the pressure prevailing on the side 13b. The rings 1 are thus pressed more strongly against the inner wall 11 of the cylinder 12, the higher the pressure on the side 13b, so that in this way there is greater pressure at higher pressures in the cylinder and a weaker pressure at low pressures. solution, i.e. less friction, moreover the contact pressure increases the closer the piston approaches the relevant end of the cylinder space. This will provide a better seal at higher pressures, while at lower pressures - if the seal is easier to accomplish - the friction will be less, better sliding will be achieved. You can also achieve a certain improvement in the damping of the piston movement towards the end of the stroke in this way. Finally, there is also an adaptation of the sealing effect to the speed of the piston movement and to the leakage losses depending on this. Overall, the new arrangement results in an adaptation to the pressure prevailing in the cylinder or on the piston side in question, an improvement in the sealing properties, sliding properties and 20 guiding properties of the piston.

Das Ventil 15, das z.B. aus einer elastischen Lippe oder aus einer Klappe bestehen kann, die verschwenkbar gelagert ist, dient dazu, zu verhindern, dass die Kanäle 13 und 14 kurzgeschlossen werden und der Druck im Raum 4 sich nur mit Verzö-25 gerung aufbaut. The valve 15, e.g. can consist of an elastic lip or a flap which is pivotally mounted, serves to prevent the channels 13 and 14 from being short-circuited and the pressure in the space 4 building up only with a delay.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 ist das Ringpaket 30 in einer Ringnut 31 am Aussenumfang des Kolbens 32 untergebracht, wobei es abdichtend in der Innenfläche des Zylinders oder Gehäuses 33 anliegt. In the arrangement according to FIG. 4, the ring packet 30 is accommodated in an annular groove 31 on the outer circumference of the piston 32, whereby it lies sealingly in the inner surface of the cylinder or housing 33.

30 Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel liegt das Ringpaket am Aussenumfang der Kolbenstange abdichtend an, es kann hierbei in der Wand untergebracht sein, durch die die Kolbenstange hindurchgeführt ist. Eventuell kann man das Ringpaket auch an der Kolbenstange selbst vorsehen. Auf alle 35 Fälle müssen hierbei Vorkehrungen getroffen werden, damit der Blähkörper jeweils mit dem Raum höheren Druckes in Verbindung gebracht wird. Bei einer Anordnung, die in Verbindung mit einem Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem sogenannten Dämpfkolben zu verwenden ist—diese Anordnung ist in der 40 Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt -, liegt das Ringpaket in einer Ringnut am Aussenumfang des Dämpfkolbens, es liegt hierbei an der Innenwand des Gegenstücks an. 30 In an embodiment, not shown, the ring pack lies sealingly on the outer circumference of the piston rod, it can be accommodated in the wall through which the piston rod is passed. You can also provide the ring package on the piston rod itself. In all 35 cases, precautions must be taken so that the inflatable body is connected to the higher pressure space. In the case of an arrangement which is to be used in conjunction with a piston-cylinder unit with a so-called damping piston — this arrangement is also not shown in the drawing — the ring packet lies in an annular groove on the outer circumference of the damping piston, it is due to that Inner wall of the counterpart.

Gemäss Fig. 3 kann der Blähkörper 35 auch mit angeformten flanschartigen Ansätzen 36,37 versehen sein, zwischen de-45 nen die Ringe 38 gehalten sind, so dass die Ringe 38 mit dem Blähkörper 35 eine Einheit bilden, die vormontiert werden kann und als Ganzes in die Ringnut einzustecken ist. 3, the inflatable body 35 can also be provided with integrally formed flange-like projections 36, 37, between which the rings 38 are held, so that the rings 38 form a unit with the inflatable body 35, which can be preassembled and as a whole is to be inserted into the ring groove.

Die erfindungsgemässe Anordnung hat noch den Vorteil, dass der Weg des abzudichtenden Druckmediums zwischen der 50 Hochdruckseite und der Niederdruckseite gross ist, da das Druckmedium, um von der Hochdruckseite der Dichtanordnung zur Niederdruckseite zu gelangen, zunächst einen Schlitz der Dichtungsanordnung in axialer Richtung passieren muss, dann durch den quer zur Achse angeordneten Spalt zwischen 55 zwei nebeneinanderliegenden Ringen strömen muss, um den über den Umfang gesehen versetzten Schlitz des anschliessenden Ringes zu erreichen, dann nach dem Passieren des zweiten Schlitzes durch den Spalt zwischen den nachfolgenden aneinanderliegenden Ringen strömen muss usw. Es ergibt sich also eine 60 gute Dichtwirkung infolge des durch den Aufbau bedingten langen Dichteweges. The arrangement according to the invention also has the advantage that the path of the pressure medium to be sealed is long between the high pressure side and the low pressure side, since the pressure medium must first pass through a slot of the sealing arrangement in the axial direction in order to get from the high pressure side of the sealing arrangement to the low pressure side, then must flow through the gap between the two adjacent rings in order to reach the circumferentially offset slot of the adjoining ring, then after passing through the second slot must flow through the gap between the subsequent adjacent rings, etc. It So there is a 60 good sealing effect due to the long sealing path due to the structure.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

635177 2 PATENT CLAIMS pistons bearing one end of the arm

1.Sealing arrangement for mutual sealing of a working cylinder moves towards, the pressure in the relevant piston in the working cylinder can be increased in a ring groove of the piston working space towards the end of the piston movement, like a packet of several, side by side, e.g. because the air present there is compressed the resilient rings 5 which are elastically resilient in the radial direction, and then the sealing arrangement becomes more and more effective in the radial direction by a spring element which acts from the inflatable body in the radial direction on the inflatable body from flexible, elastic material the rings exerted pressure becomes stronger and thus a better pressure is pressed against the inner wall of the working cylinder, sealing is achieved. In addition, it is now possible for the inflatable body to be automatically adapted to the sealing effect and to be supplied with pressure medium via a channel, characterized in that the channel (13, 14) slides to the pressure prevailing in the cylinder with the pressure chambers both ends of the piston in comparison. If previously the seal arrangement has a comparable bond and in the supply to the inflatable body (3) has a type of a predetermined cylinder pressure corresponding to the OR-valve (15), which has respectively been the channel section, and in the event that the relevant type (13a, 14b) with the inflatable body (3) connects and releases, which in the working cylinder with a different pressure, for example a lower pressure chamber having the higher pressure opens. is pressure, had to be operated so that the egg

2. A sealing arrangement according to claim 1, characterized in that the sealing arrangement, which at the same time leads that the rings (1) are slotted, the radial arrangement for the piston having to change, continuous slits (5) to one another concern- e.g. since the sliding ability of the piston became less, the rings (1a, 1b) are offset relative to one another, as seen around the circumference, and are now automatically adapted to those arranged in the cylinder. 20 the prevailing pressure ensures.

3. Sealing arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the interior of the inflatable body is now characterized by the fact that the rings (1) in cross-section act on the shape of a pressure that is upright from the height of the pressure in relation to the longitudinal axis - The relevant working space depends on it, so that the pressure exerted on the rings by the expanded rectangle and the contour of a circle or rectangle or quadrilateral in the radial direction is also apparent, and that three or four rings (1) each result in a pressure change in the cylinder space adapts and thus in package (25) combined in an annular groove (6) housed low pressure the sliding property does not deteriorate and are located on the groove bottom (4a) of the inflatable body (3) arranged at higher pressure the sealing effect remains the same the outer circumference of which the rings sit. The arrangement is particularly simple if the ring

4. Sealing arrangement according to one of claims 1 to 3, groove, in which the ring packet is located, through channels with the working-characterized in that the rings (38) with the inflatable body spaces 30 connects on both sides of the piston and between by ( 35) are in one piece. the inner mouths of the two channels and the annular groove

5. Sealing arrangement according to one of claims 1 to 3, valve in the manner of an OR valve, e.g. in the form of a flexi-characterized in that the inflatable body (35) has an annular groove (37) on its bien lip made of a material with sealing properties, the outer circumference, which switches the annular groove (which opens to the side of the piston) on the seal (38) records. 35 the higher pressure prevails, thereby opening the passage through the channel opening on this axial outside of the piston.

In the drawing, several embodiments of the