DE1475813A1 - Kolbenring aus Kunststoff und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

• Kolbenring aus Kunststoff und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung betrifft einen Kolbenring aus Kunststoff, insbesondere für pneumatische oder hydraulische Zylinderkolben, wie sie u.a. bei Stoßdämpfern oder ähnlichen Ein-richtungen und Maschinen zur Anwendung kommen können, bei denen die Betriebstemperatur unterhalb bestimmter, für die verwendeten Kunststoffe zulässiger Grenzen bleiben. Die bisherigen Vorschläge für die Verwendung von Kunststoffen für solche Kolbenringe haben gezeigt, dass die Kunststoffringe bei Erwärmung ihre Elastizität und Federung verloren, so dass der Kolbenring sich nach innen etwas zusammenzog und nicht mehr genügend abdichtete, obwohl die Iunststoff-Kolbenringe billiger als die üblichen Gusseisenringe herstellbar sind und einen geringeren Reibungskoeffizienten als diese aufweisen.
• Zweck der Erfindung ist die Beseitigung dieser Schwierigkeiten und die Schaffung eines Kunststoff-Kolbenringes, welcher den Anforderungen der Praxis besser entspricht als die bisherigen Kunststoff-Kolbenringe. Erreicht wird dies dadurch, dass ein Kolbenring der vorer-Wähnten Art mit einer federnden, offenen Metallringeinlage mit einer geringeren radialen Ausdehnung als der Kolbenring, vorzugsweise an der Innenseite des Kolbenringes versehen ist. Es empfiehlt sich, die Metallringeinlage auch in achsparalleler Richtung des Kolbenringes mit geringerer Ausdehnung als der Querschnitt des Kolbenringes auszuführen. Die Metallringeinlage wird. kürzer als die gesamte Kolbenring-Umfangslänge ausgeführt und liegt zumindest an einem Ende an einen über den ganzen Querschnitt des Kolbenringes erstreckten Kunststoffsteg an.
• Im weiteren Verfolg der Erfindung wird der Kolbenring in der Veise hergestellt, dass die offene federnde Metallringeinlage mit entsprechender Rufspreizung in eine runststoffspitzform eingelegt und von einer Stelle seines Umfanges in eine durch Einspritzen des Kunststoffes mit dem Kunststoff umgeben und, in diesen eingebettet wird. Die,Einspritzung der Kunststoff-, umhüllung der Metallringeinlage wird von dessen Aufspreizstelle aus in Umfangsrichtung des herzustellenden Kolbenringes durchgeführt. Die Spritzform ist in einer Ebene quer zur achsparallelen Richtung des Kolbenringes unterteilt und in ihrem =erhdumhaesser grösser als der Innendurchmesser der Metallringeinlage in deren angespannten Zustand ausgeführt. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der Beschreibung in Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
• In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen rolbenringes sowie einer Vorrichtung zur Herstellung des Kolbenringes schematisch dargestellt. Es zeigts Fig. 1 eine Ausführnngsfor(f# der Spritzform für den rünststoffkolbenring mit der Metallringeinlage an einem Ende des KunststofFringquerschnittes, im Querschnitt durch eine Formumfangsstelle, Fig. 2 die gleiche Spritzform mit der Metallringeinlage in der Mitte des runststoffringquerschnittes in einer Richtung ded Formkernes gehalten in gleicher Querschnittsdarstellung, Fig. 3 die gleiche Spritzform mit der Metallringeinlage durch achsparallele Stifte im Ringforaquerschnitt in der mittleren Lage des runststoffringquerschnittes gehalten, in gleicher Querschnittsdarstellung, Fi g. 4 eine-Ausführungsform der Spritzform mit mehreren über eine Kreisfläche verteilten Ringformen in Draufsicht, -Fig. 5 einen Teil einer Ringform mit der Aufspreizstelle -der offenen Metallringeinlage und der diese umgebenden Kunststoffmasse in Draufsicht, in vergrössertem Maßstab. Bei der gezeichneten Ausführungsform ist der offene Kunststoff-Kolbenring 1 mit rechteckigem Querschnitt und einer Metallringeinlage 2 aus federndem Draht mit kreisförmigem Querschnitt, vorzugsweise ,aus Stahl ausgeführt und wird in einer Spritzform mit Matrizenteil 3 und Lernteil 4 hergestellt, zwischen denen der xingfornhohiraum 5 für den Kunststoffring 1 gebildet wird. Die federnde Metallringeinlage 2 ist an der Innenseite des Kunststoffkolbenringes 1 gelagert. Sie kann eine nach Fig. 1 an einem Ende des Lunststoffkolbenringes 1, in dessen Mitte nach Fig. 2 und 3 oder an beliebig anderer Stelle, gelagert sein. Hei ihrer Lagerung in der Mitte des Kolbenringquerschnittes kann ihre Lage durch eine Ringrille 6 in Umfang des Formkernteiles 4 oder nach Fig, 3 und achsparallele Stützstifte 7, die über den Umfang des Ringformhohlrauxes 5 verteilt sind, gesichert werden. Die Spritzform besteht vorzugsweise aus einem plattenförmigen Matrizenteil 3 mit mehreren über eine Kreisfläche oder eine andere Fläche verteilten Ringformhohlräumen 5 zwischen Matrizenteile-3 und Kernteilen 4 und einem nicht gezeichneten Abdecktei18. Der Lernteil 4 hat einen etwas grösseren Aussendurchmesser als der Innendurchmesser des offenen Metallringes 2, so dass dieser beim Einlegen in den Ringformhohlraum 5 etwas aufgespreizt wird und sich mit Spannung auf dem xernteil 4 hält. An der Auf$preizstelle 9 wird der Kunststoff in den Ringfornhohlraum 5 eingespritzt und umgibt dann die Metallring-Leinlage 2 an drei Seiten. An einem Ende der Metaliringeiniage 2 wird ein den ganzen Querschnitt des lolbenringes 1 ausfüllender Quersteg 10 gebildet, gegen den sich die Enden oder zumindest das "eine Ende des offenen gespreizten Metallringeinlageringes -2 legt. Der auf diese Meise mit dem Kunststoff im Spritzverfahren umgebene und mit diesem verbundene Metallring 2 wird durch den ihm umgebenden Kunststoff in der gespreizten Lage, .. .. "-" .., fp 1 ;.-. e,'.' # die er in der Spritzform 3,4,5, einnimmt, gehalten und übt dadurch beim Einlegen in die Kolbennuten eine Spannung nach aussen aus. Die Aufspreizstelle 9 der Metallringeinlage 2 erstreckt sich etwa über einen Winkel von 25 bis 30 Grad. Als Kunststoff empffit sich einen solchen zu verwenden, der bis zu etwa 15000 keine Formänderung oder Formveränderung erfährt und einen besonders niedrigen Reibungskoeffizienten, wie z.B. der mit Teflon bezeichnete Kunststoff, aufreisst. Der Kunststoffkolbenring entwickelt dann an seiner mit dem Zylinder in Berührung kommenden Aussenfläche wesentlich geringere keibungskräfte als ein Gusseisen-Kolbenring, und erfährt auch eine wesentlichere geringere Abnutzung als dieser. Es kann auch ein entsprechend anderer Kunststoff mit gleichen oder ähnlichen Eigenschaften als Umhüllung der Netallringeinlage verwendet werden. Anstelle einer federnden Drahteinlage 2 Mit kreisförmigem Querschnitt kann auch eine solche mit anderem Querschnitt, wie z" B,. .Bandquerschnitt oder Profilquerschnitt, wie z. B. T=Querschnitt, U=Querschnitt, Quadrat, Dreieckquerschnitt od.dgl: verwendet werden. Der Querschnitt der Metallringeinlage 2 muss nur in radialer unterer achsparalleler Richtung des Kolbenringes kleinere Abmessungen als der rolbenringquerschnitt aufweisen. Die Metallringeinlage 2 kann auch in der Mitte des Kolbenrin gquerschnittes angeordnet werden, es empfiehlt sich nur, den Kolbenring auf alle Fälle an seinem äusseren mit dem Zylinder in Berührung kommenden Umfang mit einer Kunststoffschicht zu versehen. Die Einspritzung des Kunststoffes in die einzelenen Ringformen der Spritzform erfolgt vorzugsweise von der Spreizstelle 9 her in Umfangsrichtung des Ringformhohlraumes 5. Der mit Metallringeinlage

  versehene Kunststoff-Kolbenring eigent-sich besonders für pneu-

  . in

  matische oder hydraulische Geräte, wie Stoßdämpfer mit/einem

  Zylinder angeordneten Kolben, der erfahrungsgemäss eine Erwärmung der Kolbenteile bis auf etwa 100°C erfahren kann. So kann aber auch bei Kompressoren oder Kolbenpumpen der Kunststoff-Kolbenring zur Anwendung kommen.

Claims (2)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Kolbenring aus Kunststoff, insbesondere für pneumatische oder hydraulische Zylinderkolben, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer fernden, offenen Metallringeinlage (2) mit einer geringeren radialen Ausdehnung als der Kolbenringquerschnitt, vorzugsweise an der Innenseite des Kolbenringes (1,2) versehen ist.
2. 2. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallringeiniage (2) auch in achsparalleler Richtung des Kolbenringes (1,2) geringere Ausdehnung als der Querschnitt des Kunststoffkoibenringes hat. 3. Kolbenring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallringeinlage (2) in der Mitte der Kolbenringhöhe angeordnet ist. 4. Kolbenring nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich- net, dass die offene Metallringeinlage (2) kürzer als die gesamte Kolbenringlänge (1,2) ausgeführt ist und zumindest an eines Ende an einem über den ganzen Querschnitt des Kolbenringes erstreckten Kunststoffsteg (10) anliegt. 5. Kolbenring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Metallringeinlage (2) aus einem federnden Draht mit kreisförmigem Querschnitt besteht. 6. Verfahren zur Herstellung des Kolbenringes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die offene federnde Metallringeinlage mit entsprechender Auf spreizung in eine runststoffspritzform eingelegt und von einer Stelle ihres Umfanges durch Einspritzen des Kunststoffes mit dem Kunststoff umgeben und in diesen eingebettet wird. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzung der Kunststoffumhüllung der Metallringeinlage von dessen Aufspreizstelle aus in Umfangsrichtung des herzustellenden lolbenringes durchgeführt wird. B. Spritzform zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringspritzform (3,4) in einer Ebene quer zur achsparallelen Richtung des Kolbenringes (1,2) unterteilt ist und in ihrem Kerndurchmesser (4) grösser als der Innendurchmesser der Metallringeinlage (2) in deren ungespannten Zustand ausgeführt ist. 9. Spritzform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringspritzform (3,4) aus aufeinanderlegbaren Platten besteht, an deren aufeinanderliegenden Seiten mehrere über die Trennebene verteilte Formen (3,4) vorgesehen sind.