DD235309A1 - FRICTION AND MAINTENANCE FLUIDIC PISTON AND PISTON ROD GUIDE - Google Patents

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DD235309A1 DD27423685A DD27423685A DD235309A1 DD 235309 A1 DD235309 A1 DD 235309A1 DD 27423685 A DD27423685 A DD 27423685A DD 27423685 A DD27423685 A DD 27423685A DD 235309 A1 DD235309 A1 DD 235309A1
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Gottfried Schneider
Siebert Rainer
Lothar Mikutta
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Neubauer T Paedagog Hochschule
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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Das Anwendungsgebiet der Erfindung liegt insbesondere in der Hochdruckpneumatik im Druckbereich von 0,4-1,5 MPa. Die Erfindung ist besonders dort einsetzbar, wo bei pneumatischen Arbeitszylindern ein wartungsarmer Betrieb bei hohem mechanischem Wirkungsgrad und geringer Haftreibung (Startreibung) gefordert wird. Mit der Erfindung sollen Kolben- und Kolbenstangenfuehrungsstrukturen geschaffen werden, die mit geringstem Aufwand und fuer die verschiedenen Zwecksetzungen sowohl vom Hersteller als auch vom Anwender vielfaeltig und systematisch herzustellen sind. Erreicht wird dies dadurch, indem einerseits auf einer Kolbenstange mehrere einen Scheibenkolben bildende scheiben- oder ringfoermige Grundelemente und andererseits in analoger Weise in einer zylindrischen Bohrung in einem Kolbenstangenfuehrungsgehaeuse angeordnet sind. Die Grundelemente koennen in beliebiger Anzahl, entsprechend dem jeweiligen Einsatzzweck des Scheibenkolbens, zueinander angeordnet werden. Die Grundelemente werden so nach den Regeln der Kombinatorik angeordnet, dass innen und aussen am Scheibenkolben entsprechende Flaechen und Hohlraeume zur Aufnahme von Gleitelementen, Dichtelemente, Schmierelementen, Schmierstoffen und Signalelementen entsteht.The field of application of the invention is in particular in high-pressure pneumatics in the pressure range of 0.4-1.5 MPa. The invention can be used particularly where a low-maintenance operation with high mechanical efficiency and low static friction (starting friction) is required for pneumatic working cylinders. With the invention piston and Kolbenstangenfuehrungsstrukturen be created that are vielfaedig and systematically produce with minimal effort and for the various purposes both by the manufacturer and the user. This is achieved by on the one hand on a piston rod a plurality of disc piston forming disk or ringfoermige basic elements and on the other hand are arranged in a cylindrical bore in a Kolbenstangenfuehrungsgehaeuse in an analogous manner. The basic elements can be arranged in any number, according to the particular application of the disc piston to each other. The basic elements are arranged in accordance with the rules of combinatorics such that corresponding surfaces and cavities for receiving sliding elements, sealing elements, lubricating elements, lubricants and signal elements are formed inside and outside the disk piston.

Description

Gmndelemente ist auf zwei bzw. drei Grundelemente mininiert. Die scheiben- oder ringförmigen Grundelemente können in beliebiger Anzahl, entsprechend dem jeweiligen Einsatzzweck des Scheibenkolbens, zueinander angeordnet werden. Die Gmndelemente werden so nach den Regeln der Kombinatorik angeordnet, daß innen und außen am Scheibenkolben bzw. im Kolbenführungsgehäuse entsprechende Flächen und Hohlräume für die Funktion bzw. Aufnahme von Gleitelementen, Dichtelementen, Schmierelementen, Schmierstoffen und Signalelementen entsteht.Basic elements are minified to two or three basic elements. The disc-shaped or annular basic elements can be arranged in any number, according to the particular application of the disc piston, to each other. The Gmndelemente be arranged according to the rules of Kombinatorik that inside and outside of the disc piston or in the piston guide housing corresponding surfaces and cavities for the function or recording of sliding elements, sealing elements, lubricants, lubricants and signal elements arises.

Ausführungsbeispielembodiment

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In den dazugehörenden Zeichnungen zeigen:The solution according to the invention will be explained below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings show:

Fig.: 1 Aufbau eines Scheibenkolbens mit drei GrundelementenFig. 1 Structure of a disk piston with three basic elements

Fig.: 2 Aufbau eines Scheibenkolbens mit zwei Grundelementen und Depoträume zur Schmierstoffaufnahme Fig.: 3 Aufbau eines Scheibenkolbens aus zwei Grundelementen mit erhöhter Redundanz mit erhöhter Zuverlässigkeit (Dichtung; Führung)Fig .: 2 Structure of a disc piston with two basic elements and depot spaces for lubricant absorption Fig .: 3 Structure of a disc piston consisting of two basic elements with increased redundancy with increased reliability (seal, guide)

Fig.: 4 Montagebeispiel eines Scheibenkolbens aus Grundelementen Fig.: 5 Scheibenkolbenaufbau aus zwei Grundelementen mit integrierter Dichtungs- und Führungsfunktion Fig. 6 u. 7: Ausgewählte Beispiele für die Struktur von variierbaren Mehrscheiben-KolbenstangenführungenFig. 4 Installation example of a disk piston made of basic elements Fig .: 5 Disk piston assembly consisting of two basic elements with integrated sealing and guiding function Fig. 6 u. 7: Selected examples of the structure of variable multi-disk piston rod guides

Für Hersteller und Anwender ist die Herstellung der Mehrscheibenkolbenstrukturen relativ einfach. Die bekannten Zylinder der NG 33 bzw. NG 30 und kleiner sind dafür gut geeignet. Es werden auf einer Kolbenstange 1 mehrere einen Scheibenkolben 2 bildende scheiben- oder ringförmige Grundelemente 3; 3'; 3" angeordnet. Sie können aber auch in analoger Weise in einer zylindrischen Bohrung 4 in einem Kolbenstangenführungsgehäuse 5 zur Führung der Kolbenstange 1 angeordnet werden. Die Variation der Anordnung der Gmndelemente 3; 3'; 3", ist in der Art möglich, das in den Aufnahmenuten 7 zum Beispiel ein PTFE Gleitband, eine landesübliche reibungsarme PDA-Dichtung oder ein ringförmiger Filz als Schmierstoffträger eingefügt werden kann. Die Anordnung der Grundelemente 3; 3'; 3" kann auch in der Weise erfolgen, daß nicht nur Räume für die Aufnahme von Schmierstoffträger vorgesehen werden, sondern auch Hohlräume 6 zur depothaften Aufnahme von Schmierstoffen und Signalelementen. Die achtteilige Scheibenkolbenvariante stellt außerdem mit zwei Gleitbändern ein Beispiel für einen Kolben mit ioher Führungsgüte und Dichtungszuverlässigkeit dar. Der sechsteilige Scheibenkolben stellt eine Kombinationsvariante mit srhöhter Zuverlässigkeit dar, die durch die doppelte und geschützte Anordnung von zwei Dichtelementen erreicht wird. Bei einem Scheibenkolben 2, der mit zwei Grundelementen 3; 3'; aufgebaut wurde, dessen Berührungsflächen an den die Zylinderbohrung übersteigenden Außendurchmessern 8 elastisch umkippbar sind und dadurch ohne zusätzliche Dichtungs- und Führungselemente doppelt und mehrfach wirkende Dichtungs- und Führungsfunktionen entsprechend der jeweiligen Bewegungsrichtung realisieren können, ist eine hohe Zuverlässigkeit in der Arbeitsweise zu erreichen. Dieser zweiteilige Scheibenkolben kann demnach wechselseitig, für jede Beaufschlagungsseite zwei Dicht- und Führungselemente erhalten. Bei dem dreiteiligen Scheibenkolben sind es entsprechend drei Elemente usw. Durch diese Variabilität und Kombination ist es möglich, den Scheibenkolben für verschiedene Einsatzzwecke ohne großen technischen Aufwand herzustellen und umzurüsten.For manufacturers and users, the production of the multi-disc piston structures is relatively simple. The well-known cylinders of NG 33 or NG 30 and smaller are well suited for this purpose. There are on a piston rod 1 a plurality of disc piston 2 forming disc or annular basic elements 3; 3 '; However, they can also be arranged in an analogous manner in a cylindrical bore 4 in a piston rod guide housing 5 for guiding the piston rod 1. The variation of the arrangement of the basic elements 3, 3 ', 3 "is possible in the manner described in US Pat the grooves 7, for example, a PTFE sliding band, a customary low-friction PDA seal or an annular felt can be inserted as a lubricant carrier. The arrangement of the basic elements 3; 3 '; 3 "can also be done in such a way that not only spaces for receiving lubricant carrier are provided, but also cavities 6 for depothaften recording of lubricants and signal elements.The eight-piece disc piston variant also provides with two sliding bands an example of a piston with ioher leadership grade and The six-piece disc piston represents a combination variant with increased reliability, which is achieved by the double and protected arrangement of two sealing elements .. In a disc piston 2, which was built with two basic elements 3, 3 ', its contact surfaces to the cylinder bore Exceeding outer diameters 8 are elastically umkippbar and thereby can realize without additional sealing and guiding elements double and multi-acting sealing and guiding functions corresponding to the respective direction of movement, is a high reliability in the Ar beitsweise to achieve. This two-part disk piston can therefore reciprocally, receive two sealing and guide elements for each Beaufschlagungsseite. In the case of the three-piece disk piston, there are correspondingly three elements, etc. With this variability and combination, it is possible to manufacture and convert the disk piston for various applications without great technical effort.

Claims (4)

Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Reibungs- und wartungsarmer fluidischer Kolben und Kolbenstangenführung, gekennzeichnet dadurch, daß einerseits auf einer Kolbenstange (1) mehrere einen Scheibenkolben (2) bildenden scheiben- oder ringförmige Grundelemente (3; 3'; 3") und andererseits in analoger Weise in einer zylindrischen Bohrung (4) in einem Kolbenstangenführungsgehäuse (5) angeordnet sind.1. friction and low maintenance fluidic piston and piston rod guide, characterized in that on the one hand on a piston rod (1) a plurality of disc piston (2) forming disc or annular base elements (3, 3 ', 3 ") and on the other hand in an analogous manner in a cylindrical bore (4) in a piston rod guide housing (5) are arranged. 2. Reibungs- und wartungsarmer fluidischer Kolben und Kolbenstangenführung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die scheiben- oder ringförmigen Grundelemente (3; 3'; 3") in ihren Abmessungen und Formen einfach und derart verschieden voneinander in Aufbau und Form sind, daß die Anzahl der erforderlichen Grundelemente (3; 3'; 3") auf zwei bzw. drei Grundelemente minimiert ist.2. Friction and low maintenance fluidic piston and piston rod guide according to item 1, characterized in that the disc or annular base elements (3, 3 ', 3 ") in their dimensions and shapes are simple and so different from each other in construction and shape, that the number of required basic elements (3, 3 ', 3 ") is minimized to two or three basic elements. 3. Reibungs- und wartungsarmer fluidischer Kolben und Kolbenstangenführung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die scheiben- oder ringförmigen Grundelemente (3; 3'; 3") in beliebiger Anzahl entsprechend dem jeweiligen Einsatzzweck des Scheibenkolbens (2) und nach Regeln der Kombinatorik so angeordnet werden, daß innen und außen am Scheibenkolben (2) bzw. am Kolbenstangenführungsgehäuse (5) entsprechender Hohlraum (6) und Nutzen (7) entstehen.3. friction and low-maintenance fluidic piston and piston rod guide according to item 1 and 2, characterized in that the disc or annular base elements (3, 3 ', 3 ") in any number according to the particular application of the disc piston (2) and according to rules the combinatorial be arranged so that inside and outside of the disc piston (2) or on the piston rod guide housing (5) corresponding cavity (6) and benefits (7) arise. 4. Reibungs- und wartungsarmer fluidischer Kolben und Kolbenstangenführung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die scheiben- und ringförmigen Grundelemente (3; 3'; 3") in ihren Außendurchmessern (8) größer sind als die der Zylinderdurchmesser und derart elastisch umkippbar gestaltet sind, daß sie in Abhängigkeit von der jeweiligen Bewegungsrichtung mehrfach wirkende Dichtungen und Führungen darstellen.4. Low-friction and low-maintenance fluidic piston and piston rod guide according to item 1, characterized in that the disc and annular base elements (3; 3 '; 3 ") in their outer diameters (8) are larger than the cylinder diameter and designed such elastic tilting are that they represent multiple-acting seals and guides depending on the direction of movement. Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention: Das Anwendungsgebiet der Erfindung liegt insbesondere in der Hochdruckpneumatik im Druckbereich von 0,4-1,5 MPa. Die Erfindung ist besonders dort einsetzbar, wo bei pneumatischen Arbeitszylindern ein wartungsarmer Betrieb bei hohem mechanischem Wirkungsgrad und geringer Haftreibung (Startreibung) gefordert wird. Außerdem ist die Erfindung durch leichte Umrüstbarkeit und Anpassung auf spezielle Führungs-, Dichtungs- und Schmierungsanforderungen durch den segmentförmigen Aufbau mit einfachen Strukturen und Elementen durch Hersteller und Anwender realisierbar.The field of application of the invention is in particular in high-pressure pneumatics in the pressure range of 0.4-1.5 MPa. The invention can be used particularly where a low-maintenance operation with high mechanical efficiency and low static friction (starting friction) is required for pneumatic working cylinders. In addition, the invention by easy conversion and adaptation to special leadership, sealing and lubrication requirements by the segmental structure with simple structures and elements by manufacturers and users can be realized. Charakteristik der bekannten LösungenCharacteristic of the known solutions In der Praxis sind eine Reihe Strukturen und Elemente für Kolben und Kolbenstangenführungen bekannt, bei denen die drei wesentlichen Funktionen „Dichten, Führen und Schmieren" auf verschiedene Weise gelöst werden. Als Dichtungen kommen zum Beispiel reibungsarme filigrane Dichtungen, sogenannte „Z- und W-"Dichtungen, als Führungselemente Gleitbänder, zum Beispiel PTFE oder Acetale und als Schmierstoffträger und -verteiler zum Beispiel technische Filze und Gewebe in Frage. In der Patentschrift Nr. 951 56 (Int. Kl. F 16 j 1/00) ist ein selbstdichtender geführter Kolben offenbart, bei dem das Dichten, Führen und Schmieren in der Weise erfolgt, indem der Kolben selbstdichtend ist und aus einem Stück, aus makromolekularem Werkstoff oder dessen Kombination mit nichtmetallischen Einlagen besteht. Auf den beiden druckbeaufschlagten Seiten ist je eine lippenförmig ausgebildete Abdichtwulst mit dazwischen angeordneten ringförmigen Rillen als Führungsringe angeordnet. Die dazwischen befindlichen Vertiefungen dienen als Schmiermittelhaltung.In practice, a number of structures and elements for pistons and piston rod guides are known in which the three essential functions of "sealing, guiding and lubricating" are solved in various ways. "Seals, as guide elements sliding belts, for example PTFE or acetals and as a lubricant carrier and distributor, for example technical felts and fabrics in question. In the patent specification No. 951 56 (Int. Kl. F 16 j 1/00) is disclosed a self-sealing guided piston in which the sealing, guiding and lubricating takes place in such a way that the piston is self-sealing and in one piece macromolecular material or its combination with non-metallic inserts. On the two pressurized sides a lip-shaped Abdichtwulst ever arranged therebetween annular grooves arranged as guide rings. The recesses located in between serve as a lubricant. In der Auslegeschrift Nr. 2631382 B 2 (Int. Kl. F 16 j 1/02) ist ein Kolben, insbesondere für einen Pneumatikzylinder beschrieben, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gleitfläche und die von dieser seitlich schräg abstehenden Dichtlippen an einem einstückigen Führungsring angeformt sind, der in Umfangsnuten der beiden Kolbenhälften eingesenkt oder eingesetzt und hier mittels einer formschlüssigen Verbindung gehalten wird.In the Auslegeschrift No. 2631382 B 2 (International Kl F 16 j 1/02) is a piston, in particular for a pneumatic cylinder described, which is characterized in that the sliding surface and laterally obliquely projecting from this sealing lips on a one-piece guide ring are formed, which is sunk in circumferential grooves of the two piston halves or inserted and held here by means of a positive connection. In der Offenlegungsschrift Nr. 2235987 (Int. Kl. F 16 j 1/02) ist ein Kolben für Hubkolbenmaschinen beschrieben, der eine mit Labyrinthnuten versehene, aufgeschrumpfte rohrförmige Hülse aus Polytetraflurorethylen bzw. eine Komposition davon aufweist. In der Offenlegungsschrift Nr. 2927777 (Int. Kl. F 16 j 1/04) wird bei einem Kolben eine preiswerte Schmierung dadurch erreicht, indem der Kolbenkörper als ein ein- oder mehrstückiges Kunststoffteil ausgebildet ist, das die stützende und dichtende Funktion in sich vereint. Das Kunststofftei! ist auf einem Haltebereich der Kolbenstange elastisch aufgeschrumpft. Die hier aufgeführten Konstruktionen haben gegenüber der erfindungsgemäßen Lösung eine Reihe Nachteile, die wie folgt zusammenfassend beschrieben werden. An pneumatische Kolben werden hohe Anforderungen bezüglich der Dichtungszuverlässigkeit gestellt. Dieser Anforderung werden die Kolben mit Dichtlippen durch den hohen Verschleiß der Dichtung nicht gerecht. Das Aufschrumpfen von Kunststoffteilen oder anderen Materialien auf den Kolben ist kompliziert und bietet keine Garantie für gute Laufeigenschaften, da die Reibungsenergie relativ groß ist. Durch die Kompaktheit der Kolben ist auch der Aufwand bei Reparaturen umfangriech und teilweise unökonomisch.In Laid-Open Patent Publication No. 2235987 (Int., F 16 j 1/02), there is described a piston for reciprocating engines having a labyrinth-grooved shrunk tubular polytetrafluoroethylene sleeve or a composition thereof. In Patent Publication No. 2927777 (Int. Kl. F 16 j 1/04), a cheap lubrication is achieved in a piston by the piston body is formed as a one- or multi-piece plastic part, which combines the supporting and sealing function in itself , The plastic party! is elastically shrunk on a holding area of the piston rod. The structures listed here have a number of disadvantages compared to the solution according to the invention, which are described in summary as follows. Pneumatic pistons are subject to stringent sealing reliability requirements. This requirement, the piston with sealing lips by the high wear of the seal do not do justice. The shrinking of plastic parts or other materials on the piston is complicated and does not guarantee good running properties, since the friction energy is relatively large. Due to the compactness of the piston, the expense of repairs is extensive and sometimes uneconomical. Ziel der ErfindungObject of the invention Das Ziel der Erfindung besteht darin, die bekannten Mängel zu beseitigen und Kolben- und Kolbenstangenführungsstrukturen zu schaffen, die mit geringstem Aufwand und für die verschiedenen Zwecksetzungen sowohl vom Hersteller als auch vom Anwender vielfältig und systematisch herstellbar sind.The object of the invention is to eliminate the known deficiencies and to provide piston and piston rod guide structures that are varied and systematic with minimal effort and for the different purposes both by the manufacturer and the user. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Die bekannten Lösungen gewährleisten in ihrem Anwendungsbereich zwar die Funktionen des Dichtens, Führens und Schmierens, werden aber den höheren Anforderungen, die an pneumatische Bauelemente gestellt werden nicht gerecht. Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine kombinierbar und variierbare Kolben- und Kolbenstangenführungsstruktur zu schaffen, die der Vielfalt erforderlicher Kolbenstrukturen mit unterschiedlichen Zwecksetzungen, wie zum Beispiel einer extremen Führungsgenauigkeit, hohe Dichtungszuverlässigkeit, gleichmäßige Schmierstoffdosierung bei minimalen Schmierstoffeinsatz und geringster Reibung, gerecht wird. Die Kolbenstruktur soll aus wenigen Grundelementen und ohne großen technischen Aufwand für verschiedene Zwecksetzungen variier- und kombinierbar herzustellen sein. Erfindungsgemäß wir das erreicht dadurch, indem einerseits auf einer Kolbenstange mehrere einen Scheibenkolben bildende scheiben- oder ringförmige Grundelemente und andererseits in analoger Weise in einer zylindrischen Bohrung in einem Kolbenstangenführungsgehäuse angeordnet sind. Die scheiben- oder ringförmigen Grundelemente sind in ihren Abmessungen und Formen einfach im Aufbau und unterschiedlich in der Form. Die Anzahl derAlthough the known solutions ensure the functions of sealing, guiding and lubricating in their field of application, they do not do justice to the higher demands placed on pneumatic components. It is therefore an object of the invention to provide a combinable and variable piston and piston rod guide structure, the variety of required piston structures with different purposes, such as an extreme guidance accuracy, high sealing reliability, uniform lubricant dosage with minimal use of lubricant and lowest friction justice. The piston structure should be produced from a few basic elements and without great technical effort for different purposes variable and combinable. According to the invention we achieved this by, on the one hand on a piston rod a plurality of disc piston forming disc or annular base elements and on the other hand in an analogous manner in a cylindrical bore in a piston rod guide housing are arranged. The disc or annular basic elements are simple in construction and different in shape in terms of their dimensions and shapes. The number of
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