DD248853A1

DD248853A1 - PISTON SEALING AND ARRANGEMENT PNEUMATIC WORKING CYLINDERS AND PISTON ROD GUIDES

Info

Publication number: DD248853A1
Application number: DD86290012A
Authority: DD
Inventors: Gottfried Schneider
Original assignee: Neubauer T Paedagog Hochschule
Priority date: 1986-05-07
Filing date: 1986-05-07
Publication date: 1987-08-19
Also published as: DE3715607A1

Abstract

Die Erfindung ist nicht nur auf dem Gebiet der Hochdruckpneumatik im Druckbereich ab p0,4 MPa anwendbar, sondern fuer eine Vielzahl fluidischer Medien. Sie ist aber besonders dort vorteilhaft einsetzbar, wo Reibungsarmut, Wartungs- und Oelnebelfreiheit sowie hohe Zuverlaessigkeit von Arbeitszylindern gefordert wird. Sie ist fuer eine Vielzahl von Lippendichtungen und analogen Dichtungen in einseitiger Abdichtung anwendbar. Es ist daher das Ziel der Erfindung mit geringem Aufwand fuer Hersteller und Anwender ein wartungsarmes Betreiben mit hohem Nutzeffekt zu ermoeglichen. Geloest wird dies dadurch, indem die Lippendichtungen mit ihren Lippen einander zugewandt und durch einen Distanzring, eine Scheibe und einer Befestigungsschraube auf einer Kolbenstange in einem Arbeitszylinder angeordnet sind. Zwischen den Lippendichtungen koennen auch eine Gleitfuehrung sein. Die Lippendichtungen koennen tandemartig und mehrfach paarweise kompakt angeordnet werden. Die Lippendichtungen mit den einander zugewandten Lippen koennen auch aus einem Stueck als Dichtung mit Gleitfuehrung bestehen und mit einer Traegerscheibe fest verbunden sein, wobei die Dichtlippen auch zueinander unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen koennen.The invention is applicable not only in the field of high-pressure pneumatics in the pressure range from p0.4 MPa, but for a variety of fluidic media. But it is particularly advantageous where friction, maintenance and Oelebelfreiheit and high reliability of working cylinders is required. It is applicable for a variety of lip seals and analog seals in one-sided sealing. It is therefore the aim of the invention with little effort for manufacturers and users to achieve a low-maintenance operation with high efficiency. This is solved by the lip seals with their lips facing each other and arranged by a spacer ring, a disc and a fastening screw on a piston rod in a working cylinder. Between the lip seals can also be a Gleitfuehrung. The lip seals can be arranged in tandem and multiply compact in pairs. The lip seals with the lips facing each other can also consist of a piece as seal with Gleitfuehrung and be firmly connected to a Traegerscheibe, wherein the sealing lips may also have mutually different angles of inclination.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung ist nicht nur auf dem Gebiet der Hochdruckpneumatik im Druckbereich ab ρ = 0,4MPa anwendbar, sondern für eine Vielzahl fluidischer Medien. Sie ist aber besonders dort vorteilhaft einsetzbar, wo Reibungsarmut, Wartungs- und Ölnebelfreiheit sowie hohe Zuverlässigkeit gefordert werden. Sie ist für eine Vielfalt von Lippendichtungen und analogen Dichtungen in einseitiger Abdichtung anwendbar.The invention is applicable not only in the field of high-pressure pneumatics in the pressure range from ρ = 0.4 MPa, but for a variety of fluidic media. But it is particularly advantageous where friction, maintenance and oil mist freedom and high reliability are required. It is applicable for a variety of lip seals and analog seals in one-sided sealing.

Characteristic of the known solutions

Es sind Kolbendichtungen für pneumatische Arbeitszylinder und Kolbenstangenführungen bekannt, bei denen die drei wesentlichen Funktionen „Dichten, Führen und Schmieren" auf verschiedene Weise gelöst werden. Als Dichtungen kommenPiston seals for pneumatic cylinders and piston rod guides are known in which the three essential functions of "sealing, guiding and lubricating" are solved in various ways

z. B. reibungsarme filigrane Dichtungen, sogenannte „Z- und W"-Dichtungen verschiedener Formen, als Führungselemente Gleitbänder, z. B. PTFE oder Acetale und als Schmierstoffträger und -verteiler zum Beispiel technische Filze, Gewebe und Hohlräume in Dichtungen.z. As low-friction filigree seals, so-called "Z and W" seals of various shapes, as guide elements sliding bands, eg PTFE or acetals and as a lubricant carrier and distributor, for example technical felts, fabrics and cavities in seals.

In der Patentschrift Nr. 95156 (In. Kl. F16 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 Schmierstoffhaltung.In the patent no. 95156 (In Kl. F16 j 1/00) is disclosed a self-sealing guided piston, in which the sealing, guiding and lubricating done in the manner that the piston is self-sealing and in one piece of macromolecular material or whose combination consists of non-metallic inserts. On the two pressurized sides a lip-shaped Abdichtwulst ever arranged therebetween annular grooves arranged as guide rings. The intervening depressions serve as a lubricant.

In der Auslegeschrift Nr. 2631 382 B 2 (Int. Kl. F15 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 einerformschlüssigen Verbindung gehalten wird.In the Auslegeschrift No. 2631 382 B 2 (International Kl F15 j 1/02), a piston, in particular for a pneumatic cylinder is described, which is characterized in that the sliding surface and the laterally obliquely projecting 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 form-fitting connection.

In der Offenlegungsschrift Nr. 2927777 (Int. Kl. F16 j 1/04) wird bei einem Kolben eine preiswerte Schmierung dadurch erreicht, indem der Kolbenkörper als ein ein- oder mehrstückiges Kunststoffteil in sich vereint. Das Kunststoffteil ist auf einem Haltebereich der Kolbenstange elastisch aufgeschrumpft.In Patent Publication No. 2927777 (Int. Kl. F16 j 1/04), inexpensive lubrication is achieved in a piston by combining the piston body as a one-piece or multi-piece plastic part. The plastic part is elastically shrunk on a holding area of the piston rod.

In der Patentschrift WP F16J/2742367 ist ein reibungs- und wartungsarmer fluidischer Kolben und eine Kolbenstangenführung offenbart, 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 Grundelemente 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, Dichtungen, Schmierelementen, Schmierstoffen und Signalelementen entstehen. Die hier aufgeführten Kolbendichtungsanordnungen und Kolbenstrukturen haben eine Reihe Nachteile, die wie folgt zusammenfassend beschrieben werden.In the patent specification WP F16J / 2742367 a low-friction and low-maintenance fluidic piston and a piston rod guide is disclosed by a plurality of disc piston forming disk or annular base elements and on the other hand are arranged in a cylindrical bore in a piston rod guide housing on the one hand on a piston rod. The basic elements are 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, seals, lubricants, lubricants and signal elements arise. The piston seal arrangements and piston structures listed here have a number of disadvantages, which are described in summary as follows.

An pneumatischen Kolben werden hohe Anforderungen bezüglich der Dichtungsverhältnisse und einem wartungsarmen Betrieb gestellt. Diesen Anforderungen werden die Bauelemente mit dem genannten strukturellen Aufbau mit Kolben mit von einander anbgewandten Dichtlippen durch den hohen Verschließ der Dichtungen 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 umfangreich und teilweise unökonomisch.At pneumatic piston high demands are made with respect to the sealing conditions and a low-maintenance operation. These requirements, the components with said structural design with piston with facing away from each other sealing lips by the high seal of the seals 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 cost of repairs is extensive and sometimes uneconomical.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, die bekannten Mangel zu beseitigen und die Kolbendichtungen und Kolbenstangenführungsstrukturen so zu verbessern, daß mit geringem Aufwand für den Hersteller als auch für den Anwender ein wartungsarmes Betreiben mit hohem Nutzeffekt ermöglicht wird.It is the object of the invention to eliminate the known deficiency and to improve the piston seals and piston rod guide structures so that with little effort for the manufacturer as well as for the user a low-maintenance operation with high efficiency is made possible.

Explanation 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 immer gerecht. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kolbendichtung und Anordnung für pneumatische Arbeitszylinder und Kolbenstangenführungen zu schaffen, die relativ einfach strukturiert, gute Gleitführung und Dichtheit sowie eine langzeitige Deponierung des Schmierstoffes in der Struktur des Dichtungssystems (Kolben-Kolbenstangenführung) aufweist. Gelöst wird dies dadurch, indem die Lippendichtungen mit ihren Lippen einander zugewandt und durch ein Distanzstück/Massivkolben, einer Scheibe/Anschlag und einer Befestigungsmutter/Bremskegel auf einer Kolbenstange in einem Zylinderrohr angeordnet sind. Zwischen den einander zugewandten Lippendichtungen kann auch eine Gleitführungsscheibe angeordnet werden. Die Gleitführungen können auch direkt als Absatz eine konstruktive Einheit mit der Dichtlippe bilden. Die Dichtlippen können paarweise, tandemartig oder mehrfach kompakt angeordnet sein. Die Lippendichtungen, mit den einander zugewandten Lippen, können auch als Lippendichtpaar aus einem Stück bestehen, wobei die einander zugewandten Lippen gleiche oder unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen.The known solutions ensure in their field of application, although the functions of sealing, guiding and lubricating, but the higher requirements that are placed on pneumatic components, not always fair. It is therefore an object of the invention to provide a piston seal and arrangement for pneumatic cylinder and piston rod guides, which has relatively simple structure, good sliding and tightness and long-term deposit of the lubricant in the structure of the sealing system (piston-piston rod guide). This is solved by the lip seals with their lips facing each other and are arranged by a spacer / solid piston, a disc / stop and a fastening nut / brake cone on a piston rod in a cylinder tube. Between the mutually facing lip seals and a Gleitführungsscheibe can be arranged. The sliding guides can also form a structural unit with the sealing lip directly as a shoulder. The sealing lips may be arranged in pairs, tandem or multiple compact. The lip seals, with the lips facing each other, may also consist of one piece as a pair of lip seals, wherein the lips facing each other have the same or different angles of inclination.

Ausführungsbeispielembodiment

Die erfindungsgemäße Lösung soll an nachfolgendem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In den dazugehörenden Skizzen zeigen:The solution according to the invention will be explained in the following embodiment. In the accompanying sketches show:

Fig. 1: Paarweise zueinander angeordnete LippendichtungenFig. 1: Paired with each other lip seals

Fig. 2: Beispiele zur Anordnung von Lippen dichtung en mit verschiedenartigen FührungenFig. 2: Examples of the arrangement of lip seal en with various guides

Fig. 3: Dichtungssysteme mit verschiedenartigen DichtungsanordnungenFig. 3: sealing systems with various sealing arrangements

Fig.4: Varianten kompakter DichtlippenpaareFig.4: Variants of compact sealing lip pairs

Die Verwendung von Lippendichtungen in pneumatischen Arbeitszylindern ist bekannt. Die Anordnung erfolgte aber bisher immer in der Weise, daß die Lippen der Lippendichtungen von einander weg zum Druckraum hinweisen. Das bedeutete auch hohe Anforderungen an die Konstruktion der Zylinder, da durch die Dichtungslippen der Zylinder für den Lippenauslauf etwas langer als der normale Hub sein mußte, d.h. das die Zylinderkonstruktion bisher so gestaltet werden mußte, daß die Zylinderendanschläge die überragenden Lippendichtungen aufnehmen mußten. Auch die Nutzung der Hohlräume in den Dichtungen zur Schmierstoffaufnahme, als Signalgeber oder zur Aufnahme von Schmierstoffträger ist bekannt, führte aber bisher immer noch nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen, da sich am Ende des Zylinders Schmierstoff als Schmierstoffkragen ablagerte, der zur Schmierung nicht mehr zur Verfügung steht. Dagegen arbeitet die erfindungsgemäße Kolbendichtung und Anordnung für pneumatische Arbeitszylinder und Kolbenstangenführung mit Langzeitschmierstoffdepot (Hohlraum an Dichtlippenpaaren für Fett oder Filz für Öl) und ölnebelfreiem Betrieb zuverlässig. Erreicht wird dies dadurch, indem die Lippen 2, 2' zweier bzw. einer Lippendichtung 1; 1' nicht gegeneinander, sondern zueinander angeordnet werden. Dabei können sie durch ein Distanzstück 3 oder durch eine Gleitführungsscheibe 8, paarweise tandemartig oder mehrfachpaarweise kompakt in einem Zylinderrohr 7 oder um eine Kolbenstange 6 angeordnet sein. Ein besonderer Effekt entsteht auch dadurch, wenn die Dichtlippen 2; 2' einen unterschiedlichen Neigungswinkel aufweisen. Bei der Translationsbewegung dichtet z. B. die Lippe 2 ab, während durch den auf sie wirkenden Stau wird der Schmierstoff in das Sch mierstoff depot 9 geleitet und die ZyI inderwand des Zy linderroh res 7 geschmiert, während die Lippe 2'von der Zylinderwand bis auf einen festhaftenden Grenzfilm den Schmierstoff wieder in das Schmierstoffdepot 9 abstreift. Beim Rücklauf des Kolbens übernimmt dann umgekehrt die Lippe 2' die Funktion der Dichtlippe 2 und die Dichtlippe 2 die Funktion der Dichtlippe 2'. Durch diese wechselseitige Funktionsübertragung wird die Funktion Dichten und Schmieren sowie Schmierstoffdeponierung ständig erfüllt, durch die unterschiedliche Dichtlippengeometrie, z. B. die Dichtlippenneigungen, kann die Dichtwirkung, die Schmierung, die Reibung, das Haltevermögen des Schmierstoffs und die Zuverlässigkeit (Lebensdauer) gezielt gestaltet werden. Die Kompaktdichtungen können mit und ohne Gleitführung ausgerüstet sein.The use of lip seals in pneumatic working cylinders is known. The arrangement has been done but always in such a way that the lips of the lip seals point away from each other to the pressure chamber. This also made high demands on the design of the cylinders, since the sealing lip of the lips for the lip discharge had to be slightly longer than the normal stroke, i. that the cylinder design previously had to be designed so that the Zylinderendanschläge had to absorb the superior lip seals. The use of cavities in the seals for receiving lubricant, as a signal generator or for receiving lubricant carrier is known, but so far still not led to satisfactory results, since at the end of the cylinder lubricant deposited as a lubricant collar, which is no longer available for lubrication , In contrast, the piston seal of the invention and arrangement for pneumatic cylinder and piston rod guide works with long-term lubricant depot (cavity on sealing lip pairs for grease or felt for oil) and oil mist-free operation reliable. This is achieved by the lips 2, 2 'of two or a lip seal 1; 1 'not against each other, but to each other. They can be arranged by a spacer 3 or by a Gleitführungsscheibe 8, in pairs tandem or multiple pairs compact in a cylinder tube 7 or a piston rod 6. A special effect also arises when the sealing lips 2; 2 'have a different angle of inclination. In the translational movement seals z. For example, the lip 2, while the lubricant acting on them in the Sch ming material depot 9 is passed and lubricated the ZyI inderwand of Zy linderroh res 7, while the lip 2 'of the cylinder wall except for a firmly adhering boundary film the lubricant again stripped into the lubricant depot 9. When the piston returns, the lip 2 'reverses the function of the sealing lip 2 and the sealing lip 2 reverses the function of the sealing lip 2'. Through this reciprocal function transfer, the function of sealing and lubricating as well as lubricant deposition is constantly fulfilled by the different sealing lip geometry, eg. As the Dichtlippenneigungen, the sealing effect, the lubrication, the friction, the holding power of the lubricant and the reliability (life) can be designed specifically. The compact seals can be equipped with and without sliding guide.

Claims

1. Piston seal and arrangement for pneumatic cylinder and piston rod guides with long-term lubricant depot and oil-free operation, characterized in that the lip seals (1, 1 ') with their sealing lips (2, 2') facing each other and by a spacer (3), a disc (4, 4 ') and a fastening nut / brake cone (5) on a piston rod (6) in a cylinder tube (7) are arranged.

2. Piston seal and arrangement according to item 1, characterized in that between the mutually facing lip seals (1, 1 ') a sliding guide disc (8) is arranged.

3. Piston seal and arrangement according to item 1 and 2, characterized in that the mutually facing lip seals are arranged in tandem or multiple pairs in a compact manner on a piston rod (6).

4. Piston seal and arrangement according to item 1 and 2, characterized in that the lip seals (1, 1 ') with the mutually facing sealing lips (2, 2') consist of one piece as a seal with sliding guide (11, 11 ') and with a carrier disc (10, 10 ') are fixedly connected, wherein the sealing lips (2, 2') to each other also different inclination angle (α _Ί ; α ₂ ) may have.