BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenstangendichtung an einem mit pneumatischem oder hydraulischem Druckmittel betriebenen Zylinder.
Bekannt sind beispielsweise Schwimmringdichtungen, welche der Abdichtung eines ringförmigen Spaltes zwischen einer Welle und einem Wellenlager dienen. Solche Schwimmringdichtungen sind jedoch nur in zufriedenstellender Art und Weise wirksam, wenn auf dieselben ein vorbestimmter Druck über das hydraulische oder pneumatische Druckmittel einwirkt, durch welchen die Schwimmringdichtungen gegen einen Stützring gepresst werden. - Siehe u.a.
die CH-PS 470 612.
Derartige Schwimmringdichtungen haben sich im Betrieb auch bei einer auftretenden Unwucht von Wellen als zuverlässig erwiesen. - Nachteilig ist jedoch bei derartigen Schwim mri ngdichtungen, dass diese stets besondere Betriebsbedingungen, d.h. vorbestimmte Drücke benötigen, welche auf die Schwimmringdichtungen einwirken. - Der Anwendungsbereich solcher Schwimmringdichtungen ist daher sehr eingeengt.
In vielen Fällen ist es auch erwünscht, dass die im wesentlichen in dem Zylinder koaxial angeordnete und hin- und herbeweglich geführte Kolbenstange zum Abfangen von seitlich auf dieselbe einwirkenden Schlägen oder Stössen entgegen einer Federkraft geringfügig von der Symmetrieachse des Zylinders abweichend verschwenkt werden kann, ohne dass hierbei die zwischen der Kolbenstange und der inneren Zylinderwand angeordnete Dichtung in ihrer Wirksamkeit beeinträchtigt wird. - Eine solche Beeinträchtigung ist bei den bisher bekannten Dichtungen besonders dann der Fall, wenn das Lager der Kolbenstange einem grösseren Verschleiss ausgesetzt ist, wodurch sich nach einer längeren Betriebsdauer durch Verschleiss ein verhältnismässig grosser, von der Dichtung zu überdeckender Ringspalt zwischen dem Lager und der Kolbenstange bildet.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenstangendichtung an einer Lagerstelle eines mit einem pneumatischen oder hydraulischen Druckmittel betriebenen Zylinders zu schaffen, welche eine verhältnismässig lange Lebensdauer aufweist und wobei das Lager der Kolbenstange derart ausgebildet ist, dass die vornehmlich radial auf die Kolbenstange einwirkenden Schläge und Stösse weich von dem Lager aufgefangen werden, wodurch einerseits der Verschleiss des Lagers im Vergleich zu den bisher zur Anwendung gelangenden Kolbenstangenlagern sehr erheblich reduziert wird und sich hierdurch andererseits der von der Dichtung zu überdeckende Ring- spalt zwischen dem Lager und der Kolbenstange auch nach sehr langer Betriebsdauer nur unwesentlich vergrössert,
wodurch letztlich eine sehr gute Wirksamkeit der Kolbenstangendichtung über einen langen Zeitraum gewährleistet ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Anordnung einer Kolbenstangendichtung gelöst, welche vornehmlich aus Polymerwerkstoffen gefertigte ringförmige Teile aufweist, die unter anderem Bestandteile eines federnd ausgebildeten Gleitlagers sind und sowohl untereinander als auch einerseits mit der inneren umfänglichen Fläche des Zylinders und andererseits mit einer umfänglichen Fläche der Kolbenstange unter einer Vorspannung im ringförmigen Kontakt stehen und hierdurch eine Dichtung bzw. Sperre gegen Ausdringen des Druckmediums aus dem Zylinder bewirken.
In einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes weist das federnd ausgebildete Gleitlager für die Kolbenstange einen aus einem hartelastischen Polymerwerkstoff gefertigten Führungsring, eine aus ebenfalls einem hartelastischen Polymerwerkstoff gefertigte Büchse sowie eine zwischen dem Führungsring und der Büchse angeordnete metallische Distanzscheibe auf, wobei der Führungsring sowie die Büchse jeweils mit Hilfe eines aus einem weichelastischen Polymerwerkstoff hergestellten O-Ringes gegenüber der inneren Umfangsfläche des Zylinders federnd abgestützt sind.
Weiterhin sind in von Wandungen des Führungsringes, des Distanzringes, der Büchse und der Kolbenstange gebildeten zwei ringförmigen Kammern jeweils ein erster und ein zweiter Abstreifring sowie ein denselben jeweils zugeordneten O-Ring sowie in einer zwischen den Wandungen der Büchse, des Abdeckringes und der umfänglichen Fläche der Kolbenstange gebildeten Kammer ein dritter Abstreifring und ein O-Ring angeordnet worden.
Durch die Erfindung werden harte Schläge und Stösse auf die einzelnen Bestandteile der Kolbenstangendichtung vermieden, wodurch vorteilhafterweise eine verhältnismässig lange Lebensdauer der Dichtung gewährleistet ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind aus der nachfolgenden Beschreibung zu ersehen. Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in vereinfachter Darstellungsweise, und zwar:
Figur 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäss ausgebildete Kolbenstangendichtung,
Figur 2 einen Längsschnitt durch den Zylinder, aus welchem die Normalstellung der Kolbenstange, d.h. konzentrisch zur Symmetrieachse des Zylinders zu ersehen ist und
Figur 3 und Figur 4 im Gegensatz zu der in der Figur 2 gezeigten Normalstellung der Kolbenstange eine gegenüber der Symmetrieachse des Zylinders durch seitliche Schlagund Stosseinwirkung ausgeschwenkte Lage der Kolbenstange, aus welcher besonders die Arbeitsweise des einen wichtigen Bestandteils der Kolbenstangendichtung darstellenden Kolbenstangenlagers zu ersehen ist.
Gemäss der Figur list in einem hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Zylinder 1 eine mit einem Kolben 2 fest verbundene Kolbenstange 3 in einem Gleitlager 4 hin- und herbeweglich geführt. Das an einem Ende des Zylinders 1 angeordnete Gleitlager 4 weist - von dem Innenraum des Zylinders 1 nach aussen gesehen - einen Führungsring 5 aus einem hartelastischen Polymerwerkstoff, eine metallische Distanzscheibe 6 und eine ebenfalls aus einem hartelastischen Polymerwerkstoff hergestellte Büchse 7 auf. Der Führungsring 5 und die Büchse 7 weisen jeweils eine Bohrung 8 und 9 auf, in welchen die Kolbenstange 3 gleitend hin- und herbeweglich geführt ist.
Zwischen dem äusseren Umfang des Führungsringes 5 und der Büchse 7 einerseits sowie der inneren Umfangsfläche 10 des Zylinders 1 andererseits ist jeweils ein aus einem weichelastischen Polymerwerkstoff hergestellter, als Stossdämpfungsglied wirkender O-Ring 12 bzw. 13 angeordnet, mit welchem seitlich auf die Kolbenstange 3 einwirkende Schläge oder Stösse gedämpft werden. Siehe hierzu auch die Figuren 3 und 4.
Durch Wandungen des Führungsringes 5, des Distanzringes 6, der Büchse 7 und der Kolbenstange 3 werden zwei ringförmige Kammern 14 und 15 gebildet, in welchen jeweils ein erster und ein zweiter Dichtring 16 bzw. 17 und ein O-Ring 18 bzw. 19 angeordnet sind. Die Dichtelemente bzw.
Dichtringe 16 und 17 sind aus einem elastischen Werkstoff hergestellt und werden stets mit Hilfe der zwischen einer umfänglichen Innenwand 20 und 21 des Führungsringes 5 bzw. der Büchse 7 sowie den beiden äusseren Umfängen 22 und 23 der Dichtringe 16 und 17 angeordneten, aus elastischen Polymerwerkstoffen hergestellten O-Ringen 18 und 19 in einem ringförmigen Kontakt mit der Kolbenstange 3 gehalten.
Zur Abstützung des Lagers 4 in axialer Richtung ist in dem Zylinder 1 ein ringförmiger Steg 24 vorgesehen, an welchem der Kolbenstangenführungsring 5 des Lagers 4 zur Anlage gelangt. An die Büchse 7 schliesst sich ein metallischer Abdeckring 25 an, welcher an dem einen Ende des Zylinders 1 mit Hilfe eines in eine ringförmige Ausnehmung 26 eingesetzten Spannringes 27 in seiner Position gehalten wird.
Zwischen den Wandungen der Büchse 7, des Abdeckringes 25 und der Kolbenstange 3 wird eine ringförmige Kammer 28 gebildet, in welcher ein Abstreifelement bzw. Abstreifring 24 und ein O-Ring 30 angeordnet sind. - Auch der Abstreifring 29 besteht aus einem elastischen Werkstoff und wird stets mit Hilfe des zwischen einer umfänglichen Innenwand 31 der Büchse 7 und einer äusseren Umfangsfläche 32 des Abstreifringes 29 angeordneten, aus einem weichelastischen Polymerwerkstoff hergestellten O-Ringes 30 in einem ringförmigen Kontakt gehalten.
Die Kolbenstangendichtung besteht aus den vorbezeichneten, vornehmlich aus elastischen Polymerwerkstoffen gefertigten ringförmigenTeilen 5,7, 12, 13, 16, 17, 18, 19,29 und 30, welche u.a. des federnd ausgebildeten Gleitlagers 4 sind und sowohl untereinander als auch einerseits mit der inneren umfänglichen Fläche 33 des Zylinders 1 und andererseits mit der umfänglichen Fläche 34 der Kolbenstange 3 unter einer Vorspannung im ringförmigen Kontakt stehen und hierdurch eine Dichtung bzw. Sperre gegen Ausdringen des Druckmediums aus dem Zylinder 1 bewirken.
DESCRIPTION
The invention relates to a piston rod seal on a cylinder operated with pneumatic or hydraulic pressure medium.
Floating ring seals are known, for example, which serve to seal an annular gap between a shaft and a shaft bearing. However, such floating ring seals are only effective in a satisfactory manner if a predetermined pressure acts on them via the hydraulic or pneumatic pressure medium, by means of which the floating ring seals are pressed against a support ring. - See u.a.
CH-PS 470 612.
Such floating ring seals have proven to be reliable in operation even in the event of shaft imbalance. - However, it is a disadvantage of such floating seals that they always have special operating conditions, i.e. require predetermined pressures which act on the floating ring seals. - The area of application of such floating ring seals is therefore very narrow.
In many cases it is also desirable that the piston rod, which is essentially coaxially arranged and reciprocally guided in the cylinder, can be pivoted slightly against the axis of symmetry of the cylinder in order to catch impacts or shocks acting laterally on it, against a spring force, without this being possible here the effectiveness of the seal arranged between the piston rod and the inner cylinder wall is impaired. - Such an impairment is particularly the case with the seals known hitherto when the bearing of the piston rod is exposed to greater wear, which means that after a longer period of operation, wear causes a relatively large annular gap to be covered by the seal between the bearing and the piston rod forms.
The present invention is based on the object of providing a piston rod seal at a bearing point of a cylinder operated with a pneumatic or hydraulic pressure medium, which has a relatively long service life and the bearing of the piston rod is designed such that it acts primarily radially on the piston rod Shocks and impacts are absorbed softly by the bearing, which on the one hand reduces the wear of the bearing considerably compared to the previously used piston rod bearings and on the other hand also the ring gap to be covered by the seal between the bearing and the piston rod very long operating life only slightly increased,
which ultimately ensures a very good effectiveness of the piston rod seal over a long period of time.
The object on which the invention is based is achieved by the arrangement of a piston rod seal which primarily has annular parts made of polymer materials, which are, among other things, components of a resilient slide bearing and both with one another and on the one hand with the inner circumferential surface of the cylinder and on the other hand with a circumferential surface the piston rod is under prestress in the ring-shaped contact and thereby effect a seal or lock against the pressure medium escaping from the cylinder.
In a further advantageous embodiment of the subject of the invention, the resilient slide bearing for the piston rod has a guide ring made of a hard-elastic polymer material, a bushing also made of a hard-elastic polymer material and a metallic spacer arranged between the guide ring and the bushing, the guide ring and the bushing are each resiliently supported with respect to the inner circumferential surface of the cylinder by means of an O-ring made of a soft, elastic polymer material.
Furthermore, in the two annular chambers formed by walls of the guide ring, the spacer ring, the sleeve and the piston rod, a first and a second wiper ring and an O-ring respectively assigned to the same, as well as in one between the walls of the sleeve, the cover ring and the circumferential surface the piston rod chamber formed a third wiper ring and an O-ring.
The invention avoids hard impacts and impacts on the individual components of the piston rod seal, which advantageously ensures a relatively long life of the seal.
Further advantageous embodiments of the subject matter of the invention can be seen from the following description. The drawing shows an embodiment of the invention in a simplified representation, namely:
FIG. 1 shows a section through the piston rod seal designed according to the invention,
Figure 2 is a longitudinal section through the cylinder, from which the normal position of the piston rod, i.e. can be seen concentric to the axis of symmetry of the cylinder and
FIG. 3 and FIG. 4, in contrast to the normal position of the piston rod shown in FIG. 2, a position of the piston rod pivoted out relative to the axis of symmetry of the cylinder by lateral impact and impact, from which the operation of the piston rod bearing, which is an important component of the piston rod seal, can be seen in particular.
According to the figure, a piston rod 3, which is fixedly connected to a piston 2, is guided in a slide bearing 4 in a hydraulically or pneumatically operated cylinder 1. The slide bearing 4 arranged at one end of the cylinder 1 has a guide ring 5 made of a hard-elastic polymer material, a metallic spacer 6 and a bushing 7 also made of a hard-elastic polymer material, as seen from the inside of the cylinder 1. The guide ring 5 and the sleeve 7 each have a bore 8 and 9, in which the piston rod 3 is slidably guided back and forth.
Between the outer circumference of the guide ring 5 and the bush 7 on the one hand and the inner circumferential surface 10 of the cylinder 1 on the other hand, an O-ring 12 or 13, which acts as a shock-absorbing member and is made from a soft, elastic polymer material, is arranged with which the piston rod 3 acts laterally Shocks or bumps are dampened. See also FIGS. 3 and 4.
The walls of the guide ring 5, the spacer ring 6, the bushing 7 and the piston rod 3 form two annular chambers 14 and 15, in each of which a first and a second sealing ring 16 and 17 and an O-ring 18 and 19 are arranged . The sealing elements or
Sealing rings 16 and 17 are made of an elastic material and are always made of elastic polymer materials with the help of the arranged between a circumferential inner wall 20 and 21 of the guide ring 5 or the bush 7 and the two outer circumferences 22 and 23 of the sealing rings 16 and 17 O-rings 18 and 19 held in annular contact with the piston rod 3.
To support the bearing 4 in the axial direction, an annular web 24 is provided in the cylinder 1, on which the piston rod guide ring 5 of the bearing 4 comes to rest. Connected to the sleeve 7 is a metallic cover ring 25, which is held in position at one end of the cylinder 1 with the aid of a clamping ring 27 inserted into an annular recess 26.
Between the walls of the bushing 7, the cover ring 25 and the piston rod 3, an annular chamber 28 is formed, in which a wiper element or wiper ring 24 and an O-ring 30 are arranged. - The scraper ring 29 is made of an elastic material and is always held in an annular contact with the aid of the arranged between a circumferential inner wall 31 of the sleeve 7 and an outer peripheral surface 32 of the scraper ring 29, made of a flexible polymer material O-ring 30.
The piston rod seal consists of the aforementioned ring-shaped parts 5, 7, 12, 13, 16, 17, 18, 19, 29 and 30, which are mainly made of elastic polymer materials. of the resilient slide bearing 4 and are both under one another and on the one hand with the inner circumferential surface 33 of the cylinder 1 and on the other hand with the circumferential surface 34 of the piston rod 3 under a prestress in annular contact and thereby a seal or lock against the escape of the pressure medium cause cylinder 1.