DE19610809A1 - Sealing arrangement between piston and cylinder - Google Patents
Sealing arrangement between piston and cylinderInfo
- Publication number
- DE19610809A1 DE19610809A1 DE1996110809 DE19610809A DE19610809A1 DE 19610809 A1 DE19610809 A1 DE 19610809A1 DE 1996110809 DE1996110809 DE 1996110809 DE 19610809 A DE19610809 A DE 19610809A DE 19610809 A1 DE19610809 A1 DE 19610809A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- piston ring
- sealing arrangement
- piston
- arrangement according
- ring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/12—Details
- F16J9/14—Joint-closures
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für Kolben-Zylindereinheiten mittels der prinzipiell bekannten Kolbenringe. Derartige Kolbenzylindereinheiten müssen unter den unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen abgedichtet werden, beispielsweise der Kolben einer Brennkraftmaschine oder der Kolben einer hydraulischen oder pneumatischen Anlage.The invention relates to a sealing arrangement for piston-cylinder units the piston rings known in principle. Such piston-cylinder units must sealed under a wide variety of environmental conditions, for example the piston of an internal combustion engine or the piston of a hydraulic or pneumatic system.
Gerade bei hydraulischen und pneumatischen Anwendungen besteht dabei das Problem, bei sehr unterschiedlichen anliegenden Drücken immer eine gleichmäßig hohe Dichtigkeit der Dichtungsanordnung zu erzielen.This is particularly the case with hydraulic and pneumatic applications Problem, with very different applied pressures always an even one to achieve high tightness of the sealing arrangement.
In der Praxis sind jedoch die vielen unterschiedlichen eingesetzten Dichtungsanordnungen immer auf einen bestimmten Betriebszustand hin optimiert, also beispielsweise mit zunehmendem Arbeitsdruck immer dichter, was bei hydraulischen Antrieben im Vordergrund steht, oder bei sehr niedrigen Drücken optimal dicht, während mit zunehmendem Druck die Undichtigkeit zunimmt. Diese Ausformung ist gerade für hydraulische und pneumatische Steuerungen erwünscht, um die Ansteuerung mit möglichst geringem Druck vornehmen zu können, was die Betriebskosten senkt.In practice, however, the many different ones are used Sealing arrangements always optimized for a certain operating condition, So, for example, with increasing working pressure, what becomes more dense hydraulic drives is in the foreground, or at very low pressures optimally tight, while with increasing pressure the leak increases. This Forming is particularly desirable for hydraulic and pneumatic controls, in order to be able to control with as little pressure as possible, what the Lowers operating costs.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Verbesserung der Dichtigkeit von bekannten Dichtungsanordnungen bei Kolbenzylindereinheiten meistens mit Erhöhung der radialen Vorspannung des Kolbenringes einhergeht, was mit dem Nachteil verbunden ist, daß bei einem Verschieben des Kolbens im Zylinder vom Stillstand aus eine relativ hohe Haftreibung des Kolbenringes am gegenüberliegenden Bauteil überwunden werden muß. Dies ist besonders bei Steuerungen nachteilig, die an sich mit einem sehr niedrigen Betriebsdruck auskommen würden, da allein zur Überwindung dieser Haftreibung die Steuerung mit einem vergleichsweise hohen Betriebsdruck gefahren werden muß. Another problem is that the improvement of the tightness of known seal arrangements in piston cylinder units mostly with Increasing the radial preload of the piston ring goes hand in hand with what Disadvantage is that when moving the piston in the cylinder from Standstill from a relatively high static friction of the piston ring on opposite component must be overcome. This is particularly the case with Controls detrimental to themselves with a very low operating pressure would get along, because the control alone to overcome this static friction must be operated with a comparatively high operating pressure.
Zur Anpassung des wirksamen Durchmessers eines Kolbenringes gegenüber dem jeweils anliegenden Bauteil ist es bereits bekannt, Kolbenringe geschlitzt auszuführen und die Spaltbreite zur Anpassung des Kolbenringdurchmessers an das anliegende Bauteil, beispielsweise durch Anliegen mittels Vorspannung, zu verwenden.To adjust the effective diameter of a piston ring compared to the it is already known in each case adjacent component, piston rings slotted and the gap width to adjust the piston ring diameter the adjacent component, for example by applying prestress use.
So zeigt beispielsweise die GB-PS 168 854 einen Kolbenring, der in radialer Richtung schräg verlaufend und in axialer Richtung keilförmig verlaufend geschlitzt ausgebildet ist. Dadurch ist zwar eine Anpassung des Durchmessers des Kolbenringes möglich, jedoch muß der Spalt so groß ausgeführt sein, daß er auch bei der auftretenden thermischen Dehnung des Kolbenringes sich nicht im anliegenden Bauteil verklemmt, was im Umkehrschluß im kalten Zustand zu einer relativ großen Undichtigkeit führt.For example, GB-PS 168 854 shows a piston ring that is radial Slanted direction and slotted in the axial direction wedge-shaped is trained. This is an adjustment of the diameter of the Piston ring possible, but the gap must be made so large that it too when the thermal expansion of the piston ring does not occur adjacent component jammed, which in reverse leads to a cold relatively large leak.
Es ist daher die Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungsanordnung zu schaffen, die hinsichtlich Herstellung und Montage einfach gestaltet ist und über einen sehr großen Druckbereich eine gleichmäßig optimale Dichtigkeit bewirkt.It is therefore an object of the present invention to provide a To create a sealing arrangement that is simple in terms of manufacture and assembly is designed and uniformly optimal over a very large pressure range Tightness causes.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Dichtungsanordnung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungs formen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This task is performed in a generic seal arrangement by characterizing features of claim 1 solved. Advantageous execution shapes result from the subclaims.
Der Versatz innerhalb des Kolbenrings bzw. entlang der Schlitzung des Kolben rings in einer Scherebene, die in axialer Richtung schräg zur Mantellinie verläuft, ermöglicht die Anpassung des im Rohzustand mit Übermaß hergestellten Umfanges des Kolbenringes auf das gewünschte Maß.The offset within the piston ring or along the slit of the piston ring in a shear plane that runs obliquely to the surface line in the axial direction, enables the adjustment of the volume produced in the raw state with oversize the piston ring to the desired dimension.
Wenn also der Kolbenring in einer Ringnut des Kolbens sitzt, ist Ausgangszustand der Außendurchmesser des Kolbenringes größer als der Innendurchmesser des Zylinders, an welchem er anliegen soll. If the piston ring is seated in an annular groove in the piston, the initial state is the outside diameter of the piston ring is larger than the inside diameter of the Cylinder on which it should rest.
Durch den in axialer Richtung schräg verlaufenden Versatz, der beim Einbauen des Kolbenringes bzw. Einschieben des in der Ringnut des Kolbens eingelegten Kolbenringes in den Zylinder auftritt, reduziert sich der Umfang des Kolbenringes, indem entlang der schräg verlaufenden Scherebene die aneinander angrenzenden Bereiche des Kolbenringes sich gegeneinander verschieben.Due to the oblique offset in the axial direction, which when installing the Piston ring or insertion of the inserted in the annular groove of the piston Piston ring occurs in the cylinder, the circumference of the piston ring is reduced, by adjoining each other along the sloping shear plane Areas of the piston ring move against each other.
Diese schräg verlaufende Scherbewegung ist nur dann möglich - wenn keine plastische Verformung des Materials des Kolbenringes stattfinden soll - wenn die aneinander angrenzenden Bereiche des Kolbenringes sich in die jeweils von der Mittelebene des Kolbenringes wegweisende axiale Richtung ausweichen können.This oblique shear movement is only possible - if none plastic deformation of the material of the piston ring should take place - if the adjoining areas of the piston ring into each of the May deviate pioneering axial direction of the center plane of the piston ring.
Hierzu ist es entweder notwendig, daß der in der Abwicklung immer gleich breite Kolbenring grundsätzlich schmaler ausgebildet ist als die ihn aufnehmende Ringnut, so daß ein Ausweichen in axialer Richtung bis zum Erreichen der begrenzenden Flanke der Ringnut möglich ist. Oder diese Ausweichbewegung ist dadurch möglich, daß zwar der Kolbenring prinzipiell nur geringfügig oder gar nicht schmaler ausgebildet ist als die ihn aufnehmende Nut, jedoch die Stirnseite jedes der an die Scherebene angrenzenden Bereiches des Kolbenringes eine Ausnehmung auf derjenigen Seite aufweist, in welche sich dieser Bereich bei Auftreten des Versatzes entlang der Scherebene hin bewegen will.To do this, it is either necessary that the processing is always the same width Piston ring is generally narrower than the annular groove receiving it, so that evasion in the axial direction until reaching the limiting Flank of the ring groove is possible. Or is this evasive movement possible that the piston ring in principle only slightly or not at all is narrower than the groove receiving it, but the end face of each the area of the piston ring adjacent to the shear plane Has recess on the side in which this area Want to move the offset along the shear plane.
Der Versatz der aneinander angrenzenden Bereiche des Kolbenringes entlang dieser schräg verlaufenden Scherebene wird in der Praxis hauptsächlich dadurch realisiert sein, daß der Kolbenring bereits im Ausgangszustand geschlitzt ausgeführt ist, und die den Schlitz bildenden Endbereiche des Kolbenringes sich relativ zu einander entlang der schrägen Scherebene verschieben.The offset along the adjacent areas of the piston ring this sloping shear plane is mainly due to this in practice be realized that the piston ring is already slotted in the initial state is, and the end portions of the piston ring forming the slot relative to each other move each other along the sloping shear plane.
Möglich ist jedoch auch die ungeschlitzte Ausführung des Kolbenringes, wobei dann durch dessen inneren Aufbau, insbesondere Materialstrukturierung etc., die Vollziehung des Relativversatzes zweier aneinander angrenzender Bereiche des Kolbenringes entlang der beschriebenen schräg stehenden Scherebene möglich sein muß. Dies ist beispielsweise möglich, wenn Materialien für den Kolbenring verwendet werden, die in unterschiedlichen Richtungen unterschiedliche Eigenschaften besitzen, also beispielsweise in einer bestimmten Richtung, der Richtung der Scherebene, sehr leicht Scherbewegungen vollziehen können, in den davon abweichenden Richtungen dagegen das Material wesentlich in sich stabiler ist.However, the unslotted design of the piston ring is also possible, in which case through its internal structure, in particular material structure, etc., the Execution of the relative offset of two adjacent areas of the Piston ring possible along the sloping shear plane described have to be. This is possible, for example, if materials for the piston ring are used which are different in different directions Possess properties, for example in a certain direction, the Direction of the shear plane, can very easily perform shear movements in the deviating directions, however, the material is much more stable is.
Wenn also nachfolgend anstelle von Scherebene immer von einem tatsächlich vorhandenen Schlitz oder einer Schlitzung die Rede ist, bedeutet dies nicht die Einschränkung auf die Variante, bei der der Kolbenring bereits im Ausgangszustand eine Schlitzung aufweist.So if in the following instead of the shear plane always one If there is an existing slot or a slit, this does not mean that Restriction to the variant in which the piston ring is already in the Initial state has a slit.
Durch den Schrägversatz der beiden Enden des Kolbenringes, die zwischen sich die Schlitzung bilden, gleiten die den Schlitz begrenzenden Schnittflächen der beiden Enden aufeinander ab, und liegen dabei dicht aneinander an.Due to the oblique offset of the two ends of the piston ring, which between them Form slit, the cut surfaces of the two delimiting the slot slide Ends on top of each other and lie close together.
Vorzugsweise sind die Schnittflächen eben und können dadurch auch durch einen einfachen, gerade geführten Messerschnitt am ruhenden, ungeschlitzten Ring erzeugt werden.The cut surfaces are preferably flat and can therefore also be cut by a simple, straight knife cut on the stationary, unslit ring be generated.
Da der Kolbenring im Ausgangszustand mit Übermaß hergestellt ist, liegt nach dem Einbau der Kolbenring entweder mit einer radial nach außen gerichteten Kraft an dem gegenüber ihm gleitenden Zylinder an dessen Innendurchmesser an, oder mit einer radial nach innen gerichteten Vorspannkraft an dem Außendurchmesser des gegenüber dem Kolbenring gleitenden Kolbens, falls der Kolbenring in einer Nut des Zylinders aufgenommen ist.Since the piston ring is manufactured with oversize in the initial state, lies after Install the piston ring either with a radially outward force on the inside diameter of the cylinder sliding against it, or with a radially inward biasing force on the outer diameter of the Piston sliding against the piston ring if the piston ring is in a groove of the cylinder is included.
Je schräger dabei der Schlitz gegenüber der axialen Richtung angeordnet ist, um so geringer wird die seitliche Auslenkung in axialer Richtung, wenn die beiden Enden des Kolbenringes in Umfangsrichtung gegeneinander bewegt werden. Deshalb ist die Schrägstellung vorzugsweise relativ groß zu wählen, so daß der Winkel zwischen der Richtung des Schlitzes und der Stirnfläche geringer als 60°, vorzugsweise nur zwischen 20 und 45°, beträgt.The more obliquely the slot is arranged with respect to the axial direction, the more so the lateral deflection in the axial direction becomes less if the two ends of the piston ring are moved against each other in the circumferential direction. Therefore preferably choose the inclination relatively large, so that the angle between the direction of the slot and the end face less than 60 °, preferably only between 20 and 45 °.
Dadurch ist es möglich, die Länge des Kolbenringes in Umfangsrichtung, also seinen Durchmesser, im Ausgangszustand so genau zu bestimmen, daß im eingebauten Zustand trotz der vorhandenen Fertigungstoleranzen nicht nur des Kolbenringes selbst, sondern auch des Zylinders und des Kolbens sowie der den Kolbenring aufnehmenden Nut die auftretenden Flächenpressungen zwischen Kolbenring und den Flanken der ihn aufnehmenden Ringnut in einem vergleichsweise engen Wertebereich liegen. Dies bedeutet, daß der Kolbenring mit einer relativ genau vorhersagbaren radialen Vorspannung an dem demgegenüber gleitenden Bauteil anliegt.This makes it possible to determine the length of the piston ring in the circumferential direction to determine its diameter so precisely in the initial state that in installed condition despite the existing manufacturing tolerances not only the Piston ring itself, but also the cylinder and the piston as well as the Piston ring receiving groove between the occurring surface pressures Piston ring and the flanks of the annular groove receiving it in one comparatively narrow range of values. This means that the piston ring with a relatively precisely predictable radial preload on the other hand sliding component is present.
Dieser Effekt wird noch dadurch verstärkt, daß der Schlitz des Kolbenringes nicht nur in axialer Richtung schräg zur Mantellinie verläuft, sondern auch in radialer Richtung schräg zur Wandung verläuft, also nicht die Wandung genau radial durchdringt, sondern unter einem bestimmten Tangentialwinkel Y zur Tangentenrichtung des z. B. Innendurchmessers W des Kolbenringes 1 verläuft. Da der Schlitz eine Ebene ist, ist der Tangentialwinkel Y auf der einen Stirnseite ein anderer (Y1) als auf der gegenüberliegenden Stirnseite (Y2) des Kolbenringes. Dabei liegt der größere Tangentialwinkel Y1 im Bereich unter 70°, vorzugsweise im Bereich von 30 bis 55° und der kleinere Tangentialwinkel Y2 im Bereich unter 50°, vorzugsweise zwischen 15° und 40°.This effect is further enhanced by the fact that the slot of the piston ring not only runs obliquely to the surface line in the axial direction, but also runs obliquely to the wall in the radial direction, i.e. does not penetrate the wall exactly radially, but at a certain tangential angle Y to the tangent direction of the z . B. inner diameter W of the piston ring 1 . Since the slot is a plane, the tangential angle Y on one end face is different (Y1) than on the opposite end face (Y2) of the piston ring. The larger tangential angle Y1 is in the range below 70 °, preferably in the range from 30 to 55 ° and the smaller tangential angle Y2 is in the range below 50 °, preferably between 15 ° and 40 °.
Insbesondere wenn der die axiale Richtung des Schlitzes festlegende Axialwinkel X kleiner ist als der Tangentialwinkel Y ergibt sich beim Zusammenschieben des Kolbenringes durch Versatz entlang der Scherebene des Schlitzes wie gewünscht primär eine dichte Anlage der Schnittflächen aneinander, und darüber hinaus sowohl eine dichte Anlage der stirnseitigen Bereiche des Kolbenringes, insbesondere dessen Endbereichen 1a und 1b an den Flanken der Nut, als auch ein Anliegen des Außen- und Innenumfanges des Kolbenringes insbesondere im geschlitzten Bereich an den umgebenden Außendurchmessern bzw. Innendurchmessern.In particular, if the axial angle X defining the axial direction of the slot is smaller than the tangential angle Y, when the piston ring is pushed together as a result of displacement along the shear plane of the slot, as desired, the cut surfaces primarily lie tightly against one another, and moreover both tightly fit the end areas of the piston ring, in particular its end regions 1 a and 1 b on the flanks of the groove, and also an application of the outer and inner circumference of the piston ring, in particular in the slotted region, to the surrounding outer diameters or inner diameters.
Damit ist eine extrem gute Abdichtung bereits bei Arbeitsdrücken von 0,1 bar gegeben, wodurch hydraulische Steuerungen und dabei z. B. als Ventile verwendete Kolben-Zylinder-Einheiten bereits mit sehr geringem Druck angefahren werden können.This makes an extremely good seal even at working pressures of 0.1 bar given, whereby hydraulic controls and z. B. as valves used piston-cylinder units already started with very low pressure can be.
Doch selbst bei Einsatzzwecken mit sehr hohem Arbeitsdruck von beispielsweise 1000 bar ergibt dies beim erfindungsgemäßen Dichtring keine zunehmenden Leckagen, da eine Druckerhöhung einen zunehmenden Druck auf die Stirnfläche des Kolbenringes bewirkt, was ein noch stärkeres Gegeneinanderpressen der Schnittflächen des Kolbenringes gegeneinander bewirkt.But even for applications with a very high working pressure, for example With the sealing ring according to the invention, this does not result in 1000 bar Leakage as an increase in pressure increases pressure on the end face the piston ring causes what an even stronger pressing together Cut surfaces of the piston ring against each other.
Weiterhin kann die Vorspannung beim Einbau des Kolbenringes dadurch erzielt oder auch nur verstärkt werden, indem der erfindungsgemäße Kolbenring nicht direkt in der ihn tragenden Nut sitzt, sondern mittels eines oder in Axialrichtung mehrerer hintereinander angeordneter elastomerer Zwischenringe, deren elastisches Materialverhalten eine radiale Vorspannung des Kolbenringes in Richtung auf das gegenüber dem Kolbenring gleitende Bauteil bewirkt bzw. eine solche Vorspannung verstärkt.Furthermore, the preload can be achieved when installing the piston ring or only be reinforced by the piston ring according to the invention not sits directly in the groove that supports it, but by means of or in the axial direction several elastomer intermediate rings arranged one behind the other, whose elastic material behavior a radial preload of the piston ring in Direction towards the component sliding relative to the piston ring or a such bias increases.
Derartige Elastomerringe bewirken bei dem erfindungsgemäßen Kolbenring den Nebeneffekt, daß sie über die Schnittfläche des Kolbenrings hinweg verlaufen und wegen der relativ hohen Haftreibung zwischen dem Elastomerring und dem Kolbenring selbst eine Querauslenkung des Kolbenrings, also eine Auslenkung axial von der Ebene des Kolbenrings weg, behindern.Such elastomer rings cause the piston ring according to the invention Side effect that they run over the cut surface of the piston ring and because of the relatively high static friction between the elastomer ring and the Piston ring itself a transverse deflection of the piston ring, i.e. a deflection axially away from the plane of the piston ring.
Eine solche Querauslenkung des Kolbenringes wird folglich nur durch Ineinanderschieben der Enden des Kolbenringes in Umfangsrichtung bewirkt, und dabei werden die Schnittflächen des Schlitzes des Kolbenringes nicht nur durch die Eigenelastizität des Kolbenringes gegeneinandergedrückt, sondern auch durch die Haftreibung der am Kolbenring anliegenden Elastomerringe, auch wenn der Kolbenring mit seinen stirnseitigen Flächen noch nicht an den stirnseitigen Flanken der ihn umgebenden Nut anliegen sollte, was ja wiederum zu einem verstärkten Gegeneinanderpressen der Schnittflächen des Schlitzes gegeneinander gibt.Such a transverse deflection of the piston ring is consequently only by Pushing the ends of the piston ring in the circumferential direction causes, and the cut surfaces of the slot of the piston ring are not only the Self-elasticity of the piston ring pressed against each other, but also by the Stiction of the elastomer rings on the piston ring, even if the Piston ring with its end faces not yet on the end flanks should fit the groove surrounding it, which in turn leads to a reinforced one Press the cutting surfaces of the slot against each other.
Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist nachfolgend beispielhaft näher beschrieben.An embodiment according to the invention is exemplified below described.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 den erfindungsgemäßen Kolbenring im entspannten Ausgangszustand, Fig. 1 the piston ring according to the invention in the relaxed starting state,
Fig. 2 den Kolben im eingebauten Zustand, aufgenommen in einer Ringnut des Kolbens und Fig. 2 shows the piston in the installed state, received in an annular groove of the piston and
Fig. 3 den Kolbenring eingebaut, jedoch aufgenommen in der Ringnut des Zylinders und Fig. 3 installed the piston ring, but included in the annular groove of the cylinder and
Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Schlitzes des Kolbenringes in einem unerwünschten Zustand, in axialer Richtung betrachtet. Fig. 4 is a sectional view of the slot of the piston ring in an undesirable state, viewed in the axial direction.
Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Kolbenring in der Seitenansicht (Fig. 1a) und in der Frontansicht (Fig. 1b). Fig. 1 shows the piston ring according to the invention in side view ( Fig. 1a) and in front view ( Fig. 1b).
Dabei ist der Schlitz 12 zu erkennen, der in axialer Richtung um den Axialwinkel X gegenüber der Stirnfläche 2 des Kolbenringes 1 unter einem Winkel von etwa 30° schräg gestellt ist.The slot 12 can be seen, which is inclined in the axial direction by the axial angle X relative to the end face 2 of the piston ring 1 at an angle of approximately 30 °.
Die Spaltbreite S im entspannten Zustand ist dabei so gering wie möglich gehalten, und entspricht höchstens der Dicke des verwendeten Schneidwerkzeuges. Vorzugsweise ist die Spaltbreite auch im entspannten Zustand gleich Null oder gegen Null tendierend. The gap width S in the relaxed state is kept as small as possible, and corresponds at most to the thickness of the cutting tool used. The gap width is preferably zero or even in the relaxed state tending towards zero.
Wie in Fig. 1b zu erkennen, ist der Schlitz 12 nicht nur in axialer Richtung schräg verlaufend, sondern auch in radialer Richtung, indem die Richtung des Schlitzes 12 weder radial noch tangential, sondern in einem spitzen Winkel Y zur Tangente W verlaufend angeordnet ist.As can be seen in Fig. 1b, the slot 12 is not only inclined in the axial direction, but also in the radial direction in that the direction of the slot 12 is neither radially nor tangentially, but at an acute angle Y to the tangent W.
Da der Schlitz 12 bzw. die ihn begrenzenden Schnittflächen Sa, Sb ebene Flächen sind, durchdringt der Schlitz 12 die z. B. obere, sichtbare Stirnfläche 2a in Fig. 1b unter einem größeren Tangentialwinkel Y1 als die untere, nicht sichtbare Stirnfläche, welche unter einem kleineren Tangentialwinkel Y2 durchlaufen wird.Since the slot 12 or the intersecting surfaces Sa, Sb are flat surfaces, the slot 12 penetrates the z. B. upper, visible end face 2 a in Fig. 1b at a larger tangential angle Y1 than the lower, not visible end face, which is traversed at a smaller tangential angle Y2.
Würde man den Kolbenring in der Abwicklung betrachten, würde somit der Schlitz 12 bzw. die ihn begrenzenden, parallel zueinander liegenden Schnittflächen Sa, Sb wegen des Aufbiegens des Ringes zur Abwicklung keine Ebene, sondern eine tortierte Fläche darstellen, welche die Mantelfläche des Kolbenringes unter einem Axialwinkel X zu einem abgewickelten Umfang des Kolbenringes 1 durchbricht.If one were to consider the piston ring in the development, the slot 12 or the cutting surfaces Sa, Sb, which bound it and lie parallel to one another, would not represent a plane due to the bending of the ring for processing, but would represent a tortured surface, which the circumferential surface of the piston ring under one Axial angle X breaks through to a developed circumference of the piston ring 1 .
Durch die axiale Schrägstellung des Schlitzes entsprechend dem Axialwinkel X entstehen an den in der Abwicklung oder in der Seitenansicht der Fig. 1 betrachteten Endbereichen 1a und 1b des Kolbenringes 1 zum Schlitz 12 hin an jedem Endbereich 1a bzw. 1b ein stumpfes Eck mit einem Winkel < 90° sowie ein spitzes Eck 14 a, b mit einem spitzen Winkel zwischen der Stirnseite des Kolbenringes in diesem Bereich und der Schnittfläche Sa bzw. Sb des Schlitzes 12. Um eine in Fig. 1a seitlich, also in axialer Richtung verlaufende, Auslenkung dieser Endbereiche 1a, 1b des Kolbenringes zu ermöglichen, was bei Ineinanderschieben der Endbereiche 1a, 1b in Umfangsrichtung notwendig ist, sind auf den Stirnflächen jedes der Endbereiche 1a, 1b Abflachungen 13a bzw. 13b von derjenigen Stirnfläche 2a, bzw. 2b her vorgenommen, welche an dem spitzen Eck 14a, bzw. 14b angrenzt. The axial inclination of the slot corresponding to the axial angle X creates a blunt corner at the end regions 1 a and 1 b of the piston ring 1 considered in the development or in the side view of FIG. 1 towards the slot 12 at each end region 1 a and 1 b with an angle <90 ° and an acute corner 14 a, b with an acute angle between the end face of the piston ring in this area and the cutting surface Sa or Sb of the slot 12 . In order to enable a deflection of these end regions 1 a, 1 b of the piston ring, which runs laterally in the axial direction in FIG. 1 a, which is necessary when the end regions 1 a, 1 b are pushed into one another in the circumferential direction, each of the end regions 1 is on the end faces a, 1 b flattening 13 a or 13 b from that end face 2 a or 2 b ago, which is adjacent to the acute corner 14 a or 14 b.
Die Fig. 2 und 3 zeigen in einer Querschnittsdarstellung den Einbauzustand des erfindungsgemäßen Kolbenringes 1 bei Unterbringung in einer Ringnut 4, welche sich entweder im Kolben 10 (Fig. 2) oder Zylinder 3 (Fig. 3) befindet. Figs. 2 and 3 show in a cross-sectional view of the installed state of the piston ring 1 of the invention when accommodated in an annular groove 4, which is located either in the piston 10 (Fig. 2) or cylinder 3 (Fig. 3).
Zwischen dem Kolbenring 1 und dem Grund der Nut 4 sind jeweils zwei, in axialer Richtung beabstandete, Elastomerringe 6 zwischengelegt, die die gewünschte radiale Vorspannung des Kolbenringes 1 ergeben bzw. unterstützen.Between the piston ring 1 and the base of the groove 4 , two elastomer rings 6 , spaced apart in the axial direction, are interposed, which result or support the desired radial prestressing of the piston ring 1 .
In der Einbausituation der Fig. 2 drücken die innen liegenden Elastomerringe 6 aufgrund ihrer Eigenelastizität den Kolbenring 1 nach außen gegen den relativ zum Kolbenring 1 verschiebbaren Zylinder 3, um eine gute Abdichtung auch im drucklosen Zustand zwischen Kolbenring 1 und Zylinder 3 zu bewirken.In the installation situation in FIG. 2, the elastomer rings 6 lying on the inside, due to their inherent elasticity, press the piston ring 1 outwards against the cylinder 3 , which can be displaced relative to the piston ring 1 , in order to achieve a good seal even in the unpressurized state between the piston ring 1 and cylinder 3 .
Der Kolbenring 1 ist dabei mit Übermaß gefertigt, so daß beim Einsetzen in die Ringnut und Einschieben der gesamten Dichtungsanordnung in den Zylinder 3 der Umfang des Kolbenringes 1 verkleinert werden muß, was durch Gegen einanderschieben der Enden 1a und 1b des Kolbenringes 1 in Umfangsrichtung geschieht, was zu einer Relativverschiebung entlang des Schlitzes S der angrenzenden Schnittflächen Sa und Sb führt und damit letztendlich zu einem zusätzlichen Seitenversatz der Enden 1a, 1b von einander weg in axialer Richtung, bei Blickrichtung gemäß Fig. 2.The piston ring 1 is made with oversize, so that when inserting into the annular groove and inserting the entire sealing arrangement into the cylinder 3, the circumference of the piston ring 1 must be reduced, which by pushing the ends 1 a and 1 b of the piston ring 1 against each other in the circumferential direction happens, which leads to a relative displacement along the slit S of the adjacent cutting surfaces Sa and Sb and thus ultimately to an additional lateral offset of the ends 1 a, 1 b away from one another in the axial direction, when looking in accordance with FIG. 2.
Die Abflachungen 13a, 13b, deren Flachungswinkel F im Bereich von 1° bis 20°, vorzugsweise zwischen 2∘ und 6∘, gegenüber der Stirnfläche liegt, und/oder die generell geringere Breite des Kolbenringes 1 gegenüber der Breite der Ringnut 4 ermöglichen dabei diese seitliche, axiale Auslenkung der Endbereiche 1a, 1b des Kolbenringes 1, wobei deren Schnittflächen Sa, Sb dicht aneinander anliegen.The flattenings 13 a, 13 b, the flattening angle F of which lies in the range from 1 ° to 20 °, preferably between 2 gegenüber and 6∘, with respect to the end face, and / or enable the generally smaller width of the piston ring 1 compared to the width of the annular groove 4 this lateral, axial deflection of the end regions 1 a, 1 b of the piston ring 1 , the sectional surfaces Sa, Sb of which abut one another.
Fig. 4, die eine Betrachtung in axialer Richtung darstellt, zeigt eine Situation, die bei dem erfindungsgemäßen Kolbenring bzw. erfindungsgemäßen Dichtungs anordnung gerade nicht auftreten kann: Fig. 4, which shows an observation in the axial direction, shows a situation that can not occur with the piston ring or sealing arrangement according to the invention:
Aufgrund der radialen Schrägstellung des Schlitzes 12 könnte man annehmen, daß bei Umfangsverringerung durch Zusammenpressen des geschlitzten Kolbenringes 1 auch ein radialer Versatz der Enden 1a, 1b zueinander auftritt, und damit eine Undichtigkeit durch Abstand zwischen dem einen Endbereich 1a und dem umgebenden Zylinder 3, gegenüber welchem die Abdichtung erfolgen soll.Due to the radial inclination of the slot 12 , one could assume that with circumferential reduction by compressing the slotted piston ring 1 there is also a radial offset of the ends 1 a, 1 b to one another, and thus a leak due to the distance between the one end region 1 a and the surrounding cylinder 3 , against which the sealing is to take place.
Dieser radiale Versatz tritt jedoch in der Praxis nicht auf, da einerseits eine radiale Vorspannung gegeben ist, die den Kolbenring am abzudichtenden Bauteil dicht anliegen läßt, und andererseits zusätzlich zu der radialen Schrägstellung des Schlitzes 12, wie sie in Fig. 4 gut zu erkennen ist, auch die noch stärker wirkende axiale Schrägstellung um den Axialwinkel X gegeben ist, die eine seitliche, axiale Auslenkung der Endbereiche 1a und 1b gegeneinander anstelle der in Fig. 4 provokativ dargestellten radialen Auslenkung bewirkt.However, this radial offset does not occur in practice, since on the one hand there is a radial prestress which allows the piston ring to bear tightly on the component to be sealed, and on the other hand in addition to the radial inclination of the slot 12 , as can be seen clearly in FIG. 4 , the even stronger axial inclination is given by the axial angle X, which causes a lateral, axial deflection of the end regions 1 a and 1 b against each other instead of the radial deflection shown provocatively in FIG. 4.
Fig. 3 stellt den umgekehrten Einbaufall des Kolbenringes 1 dar, indem der Kolbenring 1 in einer Ringnut 4 des Zylinders 3 aufgenommen ist und gleitend am Außenumfang des Kolbens 10 anliegt. Gegen den Kolben 10 wird der Kolbenring 1 wiederum durch zwischen dem Nutengrund der Ringnut 4 und dem Kolbenring 1 eingelegte Elastomerringe 6, die sich in diesem Fall außerhalb des Kolbenringes 1 befinden, radial vorgespannt. Die übrigen Wirkungen ergeben sich analog zur Einbausituation der Fig. 2 bzw. 4. Fig. 3 shows the reverse installation of the piston ring 1 , in that the piston ring 1 is received in an annular groove 4 of the cylinder 3 and is sliding against the outer circumference of the piston 10 . Against the piston 10 , the piston ring 1 is in turn radially preloaded by elastomer rings 6 inserted between the groove base of the ring groove 4 and the piston ring 1 , which in this case are located outside the piston ring 1 . The other effects are analogous to the installation situation in FIGS. 2 and 4.
Das Material des Kolbenringes richtet sich primär nach dem Anwendungsfall der Dichtungsanordnung. Bei hydraulischen oder pneumatischen Anwendungen kann der Kolbenring vorzugsweise aus einem Kunststoff, beispielsweise einem thermopolastischen Kunststoff wie etwa Polyacetal (POM) oder etwa Polyäthylenterephthalat hergestellt sein.The material of the piston ring depends primarily on the application of the Sealing arrangement. In hydraulic or pneumatic applications the piston ring is preferably made of a plastic, for example one thermoplastic plastic such as polyacetal (POM) or approximately Be made of polyethylene terephthalate.
Claims (9)
- - der Innendurchmesser (W) bzw. Außendurchmesser (Z) des Kolbenringes (1)
im entspannten Zustand so dimensioniert ist, daß er nach Einsetzen in die Ringnut
(4) zwischen Zylinder (3) und Kolben (10) unter radialer Vorspannung am
gegenüber dem Kolbenring (1) gleitenden Bauteil (3 bzw. 10) anliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß - - der Kolbenring (1) so gestaltet ist, daß seine vom Umfang her aneinander angrenzenden Bereiche (1a und 1b) relativ zueinander einen Versatz entlang einer Scherfläche (z. B. Scherebene 12) durchführen können, welche in axialer Richtung schräg zur Mantellinie (M) des Kolbenrings (1), unter einem Axialwinkel (X) zur Stirnfläche (2) des Kolbenringes (1), verläuft.
- - The inner diameter (W) or outer diameter (Z) of the piston ring ( 1 ) in the relaxed state is dimensioned so that it is inserted radially under tension in the annular groove ( 4 ) between the cylinder ( 3 ) and piston ( 10 ) against the Piston ring ( 1 ) sliding component ( 3 or 10 ) rests,
characterized in that - - The piston ring ( 1 ) is designed so that its mutually adjacent areas ( 1 a and 1 b) relative to each other can perform an offset along a shear surface (z. B. shear plane 12 ), which obliquely in the axial direction to the surface line (M) of the piston ring ( 1 ), at an axial angle (X) to the end face ( 2 ) of the piston ring ( 1 ).
- - der Kolbenring (1) im entspannten Ausgangszustand eine axiale Breite (5) besitzt, die kleiner ist als die Breite (7) der Ringnut (4).
- - The piston ring ( 1 ) in the relaxed initial state has an axial width ( 5 ) which is smaller than the width ( 7 ) of the annular groove ( 4 ).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996110809 DE19610809A1 (en) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | Sealing arrangement between piston and cylinder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996110809 DE19610809A1 (en) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | Sealing arrangement between piston and cylinder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19610809A1 true DE19610809A1 (en) | 1998-06-25 |
Family
ID=7788773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1996110809 Withdrawn DE19610809A1 (en) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | Sealing arrangement between piston and cylinder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19610809A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19857626A1 (en) * | 1998-09-23 | 2000-04-27 | Kemper Kurt | Method and device for surface treatment of elongated profiles and their use |
| DE10253021A1 (en) * | 2002-11-14 | 2004-05-27 | Zf Sachs Ag | Operating device for vehicle clutch has sliding ring made with slotted abutment having at least one offset |
| DE102021108874A1 (en) | 2021-04-09 | 2022-10-13 | Henning Fuhrmann | Pneumatic cylinder unit and transport device equipped therewith in an irradiation system |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB168854A (en) * | 1920-09-03 | 1922-04-20 | Frederick Keith Mcmaster | Improvements in piston rings |
| US1470113A (en) * | 1920-11-11 | 1923-10-09 | Morris A Davis | Piston ring |
| US1749894A (en) * | 1929-09-30 | 1930-03-11 | Jasper H Stanfield | Piston ring |
| DE1885367U (en) * | 1963-10-28 | 1964-01-02 | Paul Stantic | PISTON RING. |
| CH513352A (en) * | 1969-09-09 | 1971-09-30 | Philips Nv | Piston ring |
| DE3413927A1 (en) * | 1983-04-16 | 1984-10-25 | Busak + Luyken GmbH & Co, 7000 Stuttgart | Piston seal |
| US4840379A (en) * | 1988-06-29 | 1989-06-20 | Greene, Tweed & Co. | Split sealing ring having a bias cut |
| DE3835505A1 (en) * | 1988-10-19 | 1990-05-03 | Ammann Siegfried | Seal for reciprocating pistons, plungers, rods, cylinders and rod bearings |
| US5087057A (en) * | 1990-01-19 | 1992-02-11 | Kurkowski Ronald C | Helical cut seal |
-
1996
- 1996-03-19 DE DE1996110809 patent/DE19610809A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB168854A (en) * | 1920-09-03 | 1922-04-20 | Frederick Keith Mcmaster | Improvements in piston rings |
| US1470113A (en) * | 1920-11-11 | 1923-10-09 | Morris A Davis | Piston ring |
| US1749894A (en) * | 1929-09-30 | 1930-03-11 | Jasper H Stanfield | Piston ring |
| DE1885367U (en) * | 1963-10-28 | 1964-01-02 | Paul Stantic | PISTON RING. |
| CH513352A (en) * | 1969-09-09 | 1971-09-30 | Philips Nv | Piston ring |
| DE3413927A1 (en) * | 1983-04-16 | 1984-10-25 | Busak + Luyken GmbH & Co, 7000 Stuttgart | Piston seal |
| US4840379A (en) * | 1988-06-29 | 1989-06-20 | Greene, Tweed & Co. | Split sealing ring having a bias cut |
| DE3835505A1 (en) * | 1988-10-19 | 1990-05-03 | Ammann Siegfried | Seal for reciprocating pistons, plungers, rods, cylinders and rod bearings |
| US5087057A (en) * | 1990-01-19 | 1992-02-11 | Kurkowski Ronald C | Helical cut seal |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19857626A1 (en) * | 1998-09-23 | 2000-04-27 | Kemper Kurt | Method and device for surface treatment of elongated profiles and their use |
| DE19857626C2 (en) * | 1998-09-23 | 2001-02-08 | Kurt Kemper | Method and device for surface treatment of elongated profiles and their use |
| DE10253021A1 (en) * | 2002-11-14 | 2004-05-27 | Zf Sachs Ag | Operating device for vehicle clutch has sliding ring made with slotted abutment having at least one offset |
| DE102021108874A1 (en) | 2021-04-09 | 2022-10-13 | Henning Fuhrmann | Pneumatic cylinder unit and transport device equipped therewith in an irradiation system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2027403B1 (en) | Seal assembly for relieving pressure | |
| DE3927589C2 (en) | Sealing unit | |
| DE2609446A1 (en) | BALL VALVE | |
| DE2055881A1 (en) | Ring seal | |
| DE19739472A1 (en) | Sealing arrangement | |
| EP3625484B1 (en) | Rotary seal arrangement and rotary seal with return function | |
| DE4032921C2 (en) | Heavy duty gas spring | |
| DE3244209A1 (en) | Seal for sealing against hydraulic fluids, preferably a sealing scraper element | |
| DE8236692U1 (en) | GASKET ARRANGEMENT FOR THE ARTICULATED CONNECTION OF TWO PIPELINES, IN PARTICULAR HEATING EXHAUST PIPES | |
| DE3016231C2 (en) | Sealing arrangement | |
| EP1945985B1 (en) | Connecting system for conduits, fittings or assemblies | |
| DD297690A5 (en) | SEALING ARRANGEMENT | |
| DE2921669C2 (en) | poetry | |
| EP0412997B1 (en) | Sealing arrangement | |
| DE19610809A1 (en) | Sealing arrangement between piston and cylinder | |
| EP3324083B1 (en) | Seal assembly and its use | |
| DE2915889C2 (en) | Flap valve | |
| DE3437247C2 (en) | Seal, especially for crawler tracks | |
| EP3862599A1 (en) | Lamellar sealing ring with x-shaped cross-sectional geometry | |
| EP3286461A1 (en) | Piston-cylinder assembly for a piston compressor having a specific dynamically sealing piston ring | |
| EP0560833B1 (en) | Device for sealing off a gap | |
| EP0724097B1 (en) | Sealing arrangement | |
| DE3443278A1 (en) | Sealing arrangement subjected to pressure | |
| DE102020106646B3 (en) | Seal arrangement and its use | |
| DE19753506C2 (en) | Ring separating piston for a piston-cylinder unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |