DE19611673A1

DE19611673A1 - Piston rod seal

Info

Publication number: DE19611673A1
Application number: DE19611673A
Authority: DE
Inventors: Juergen Gerber
Original assignee: O&K Orenstein and Koppel GmbH
Current assignee: CNH Industrial Baumaschinen GmbH
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 1997-10-02

Abstract

The sealing for a piston rod, in a high pressure hydraulic cylinder, has a seal (12) as a stepped separated sliding ring of a hard material, and especially of polyamide with glass fibre reinforcement at the running surface (12'). The tensioner (13) is of a highly elastic elastomer material such as NBR.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für die Kolbenstange eines insbesondere unter Hochdruck stehenden Zylinders, die im Bereich der Kolbenstangenführung innerhalb einer dort vorgese henen Umfangsnut angeordnet und aus einem an der Kolbenstange anliegenden Dichtelement sowie einem Vorspannelement gebildet ist.The invention relates to a seal for the piston rod, in particular under high pressure standing cylinder, which is provided in the area of the piston rod guide within one hen circumferential groove arranged and from a sealing element abutting the piston rod and a biasing element is formed.

Der DE-C 32 25 906 ist eine Dichtung für hydraulische Kolben und Kolbenstangen mit einem Dichtring aus einem zäh-elastischen Kunststoff als Berührungsdichtung zwischen einem eine Ringnut aufweisenden ruhenden und einem eine Einfallschräge aufweisenden bewegten Ma schinenteil und einem den Dichtring radial spannenden und gegenüber der Ringnut im ruhen den Maschinenteil abdichtenden gummi-elastischen Spannring, wobei die dem bewegten Ma schinenteil zugewandte Umfangsfläche des Dichtringes - in axialer Richtung gesehen - im Be reich ihrer Mitte eine Stufe aufweist, deren Stirnfläche der Hochdruckseite zugewandt ist und von der Stufe ausgehend zur Niederdruckseite hin eine sich unter einem kleinen Keilwinkel öffnende Kegelfläche bildet, so daß sich zwischen der Stirnfläche der Stufe und der Kegelflä che eine Dichtkante befindet. Diese Art von Dichtungen bedingen zur Vermeidung von Spaltex trusion einen relativ engen Spalt, wodurch es insbesondere bei größeren, unter Hochdruck stehenden Zylindern infolge Federung der Kolbenstange zur metallischen Berührung der Kol benstange mit der sie umgebenden Kolbenstangenführung kommt, was wiederum zur Beschä digung der Stange und damit zur Dichtungszerstörung führt.DE-C 32 25 906 is a seal for hydraulic pistons and piston rods with one Sealing ring made of a tough-elastic plastic as a contact seal between one The ring groove has a stationary dimension and a moving dimension with a slope rail part and a radially exciting sealing ring and at rest with respect to the ring groove the machine part sealing rubber-elastic clamping ring, the moving Ma peripheral part of the sealing ring facing the rail part - seen in the axial direction - in the loading Rich has a step in the middle, the end face of which faces the high pressure side and starting from the step towards the low pressure side, there is a small wedge angle opening conical surface forms, so that between the end face of the step and the conical surface there is a sealing edge. These types of seals are necessary to avoid gaps trusion has a relatively narrow gap, making it particularly large, under high pressure stationary cylinders due to the spring of the piston rod for metallic contact with the piston rod comes with the surrounding piston rod guide, which in turn is dam Damage to the rod and thus leads to seal destruction.

Einem Prospekt der Firma Parker-Prädifa GmbH mit der Sach-Nr. 3350/D/E sind sogenannte Präzisionsdichtungen für die Hydraulik zu entnehmen. Hier werden insbesondere auf den Sei ten E 28 und E 29 Stangendichtungen, beispielsweise zur Anwendung in Baumaschinenzylin dern mit Drücken bis zu 1000 bar beschrieben. Diese bestehen aus mindestens einer der Kol benstange zugewandten Dichtlippe in Verbindung mit einem sogenannten Backring, der axial hinter der Dichtlippe angeordnet ist. Der eigentliche Dichtkörper besteht in der Regel aus einem elastischen Polyurethan, während der Backring verhältnismäßig steif ausgebildet ist. Bei Hoch druckbeaufschlagung ( 300 bar) wird insbesondere bei großen Stegdurchmessern der elasti sche Dichtkörper so stark verformt, daß die gesamte Lauffläche an die Kolbenstange ange preßt wird. Hierdurch steigt die Reibung zwischen Dichtkörper und Stange an. Die Folge ist eine örtliche Erhitzung und Schwingung des elastischen Dichtkörpers. Dies führt zur Material zerrüttung und -ablösung im Bereich der Lauffläche und damit zum Ausfall der Dichtung. Die durchschnittliche Standzeit eines solchen Systems beträgt ca. ein Jahr oder 5000-6000 Be triebsstunden.A brochure from Parker-Prädifa GmbH with the item no. 3350 / D / E are so-called Precision seals for the hydraulics can be found. Here in particular the be ten E 28 and E 29 rod seals, for example for use in construction machine cylinders described with pressures up to 1000 bar. These consist of at least one of the Kol sealing rod facing sealing lip in connection with a so-called back ring, the axial is arranged behind the sealing lip. The actual sealing body usually consists of one elastic polyurethane, while the back ring is relatively stiff. At high Pressurization (300 bar) is especially important for large web diameters of the elasti cal sealing body deformed so much that the entire running surface is attached to the piston rod is pressed. This increases the friction between the sealing body and the rod. The result is local heating and vibration of the elastic sealing body. This leads to the material disruption and detachment in the area of the tread and thus failure of the seal. The average life of such a system is approximately one year or 5000-6000 Be driving hours.

Ziel der Erfindung ist es, eine Kolbenstangendichtung für die Hochdruckanwendung dahinge hend weiterzubilden, daß deren Standzeit wesentlich gegenüber dem bisher bekannten St.d.T. erhöht wird.The aim of the invention is to provide a piston rod seal for high pressure applications hend further training that their service life significantly compared to the previously known St.d.T. is increased.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Dichtelement ein stufenförmig geteilter Gleitring aus hartem Material ist, und daß das Vorspannelement aus einem hochela stischen Material besteht.This object is achieved in that the sealing element is a step Split slide ring made of hard material, and that the biasing element from a hochela material exists.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu ent nehmen.Advantageous further developments of the subject matter of the invention can be found in the subclaims to take.

Die Stangendichtung besteht somit aus einem harten, stufenförmig geteilten Gleitring in Ver bindung mit einem hochelastischen Vorspannelement, wobei für den Gleitring ein Polyamid (PA 6.6), vorzugsweise mit glasfaserverstärkter Lauffläche und für das Vorspannelement ein Elastomermaterial (NBR) mit einer Shore-Härte von etwa 70 zum Einsatz gelangt.The rod seal thus consists of a hard, stepped sliding ring in Ver binding with a highly elastic pretensioning element, with a polyamide for the slide ring (PA 6.6), preferably with a glass fiber reinforced tread and for the pretensioning element Elastomer material (NBR) with a Shore hardness of around 70 is used.

Die Lauffläche ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und zumindest im Bereich einer Stirnfläche mit einer Anfasung versehen. Vorzugsweise sind jedoch beide Stirnflächenbereiche angefast, damit es für die Montage keine Richtungsprobleme gibt. Der Stufenschnitt ist im Querschnitt etwa Z-förmig ausgebildet, so daß ein parallel zur Stirnfläche der die Dichtung aufnehmenden Nut verlaufender Dichtbereich gebildet wird. Die Fase bzw. Fasen dienen der Gewährleistung der Leckstromrückförderung.The tread is essentially cylindrical and at least in the area of one Chamfer the end face. However, both end face regions are preferred chamfered so that there are no directional problems for the assembly. The step cut is in Cross-section approximately Z-shaped, so that a parallel to the end face of the seal receiving groove extending sealing area is formed. The chamfer or chamfers serve the Guarantee of leakage current return.

Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:The object of the invention is shown in the drawing using an exemplary embodiment and is described as follows. Show it:

Fig. 1 - Prinzipskizze eines nur angedeuteten Hochdruckzylinders mit Kolbenstangen führung und Dichtelementen Fig. 1 - Sketch of an only indicated high pressure cylinder with piston rod guide and sealing elements

Fig. 2 - Einzeldarstellung der erfindungsgemäße Hochdruckdichtung. Fig. 2 - Individual representation of the high pressure seal according to the invention.

Fig. 1 zeigt einen angedeuteten Zylinder 1 für Hochdruckbetrieb, beispielsweise für 300-400 bar, wie er u. a. bei Baumaschinen zum Einsatz gelangen kann. Der Zylinder 1 beinhaltet eine Kolbenstangenführung 2, eine Kolbenstange 3 sowie mehrere Dichtungen 4, 5, 6. Die Dichtung 4 ist als Hochdruckdichtung, die Dichtung 5 als Pufferdichtung (Sekundärdichtung oder Nieder druckdichtung) und die Dichtung 6 als Staubdichtung ausgebildet, deren Dichtlippe 7 nach au ßen gerichtet ist. Der Hochdruckraum ist mit 8 bezeichnet. In der Kolbenstangenführung 2 sind entsprechende Umfangsnuten 9, 10, 11 eingearbeitet, die zur Aufnahme der Dichtungen 4, 5, 6 dienen. Fig. 1 shows an indicated cylinder 1 for high pressure operation, for example for 300-400 bar, as it can be used in construction machines, among other things. The cylinder 1 contains a piston rod guide 2 , a piston rod 3 and several seals 4 , 5 , 6 . The seal 4 is designed as a high-pressure seal, the seal 5 as a buffer seal (secondary seal or low pressure seal) and the seal 6 as a dust seal, the sealing lip 7 of which is directed outwards. The high-pressure chamber is designated 8 . Corresponding circumferential grooves 9 , 10 , 11 are incorporated in the piston rod guide 2 and serve to receive the seals 4 , 5 , 6 .

Die erfindungsgemäße Dichtung, die in Fig. 2 näher erläutert ist, besteht aus einem der Kol benstange 3 zugewandten Gleitring 12 sowie einem Vorspannelement 13.The seal according to the invention, which is explained in more detail in FIG. 2, consists of a sliding rod 12 facing the piston rod 3 and a prestressing element 13 .

Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt durch die Kolbenstangenführung 2, welche die Ringnut 9 beinhal tet, die zur Aufnahme der Dichtung 4 vorgesehen ist. Wie bereits angesprochen, besteht die Dichtung 4 aus einem Gleitring 12 aus hartem Material, der am Umfang mit einem Stufen schnitt 14 versehen ist. Als Material für den Gleitring 12 kann z. B. ein Kunststoff, wie Polyamid, zum Einsatz gelangen, wobei in die Lauffläche 12′ bei Bedarf glasfaserverstärkte Materialien oder andere die Kunststoffmatrix verstärkende Faserstoffe eingearbeitet sein können. Radial hinter dem Gleitring 12 ist das Vorspannelement 13 vorgesehen, das in diesem Beispiel aus NBR-Elastomer mit einer Shore-Härte von 70 bestehen soll. Strichpunktiert ist der ursprüngli che Zustand des Vorspannelementes 13 dargestellt, während der schraffierte Zustand den Ein bauzustand widerspiegelt. Der Hochdruckraum ist auch hier mit dem Bezugszeichen 8 verse hen. Bei Hochdruckbeaufschlagung wird einerseits das Dichtelement 12 und andererseits das Vorspannelement 13 in Richtung der zugehörigen Nutwand 15 verschoben und kommt dort dichtend zur Anlage. Der Hochdruck bewirkt auch, daß eine optimale Abdichtung im geteilten Bereich 14 herbeigeführt werden kann, wenn nämlich die Dichtflächen 16 und 17 der geteilten Bereiche 18, 19 aneinander gepreßt werden. Der Gleitring 12 selber ist mit Anfasungen 20, 21 versehen, die etwa unter einem Winkel von 15° von der Lauffläche 12′ in die zugehörigen Stirnflächenbereiche 22, 23 verlaufen. Fig. 2 shows a partial section through the piston rod guide 2 , which includes the annular groove 9 , which is provided for receiving the seal 4 . As already mentioned, the seal 4 consists of a sliding ring 12 made of hard material, which is provided with a step cut 14 on the circumference. As a material for the sliding ring 12 z. B. a plastic, such as polyamide, are used, in the tread 12 'glass fiber reinforced materials or other fiber matrix reinforcing the plastic matrix can be incorporated if necessary. The prestressing element 13 is provided radially behind the slide ring 12 and , in this example, is to be made of NBR elastomer with a Shore hardness of 70. The dot-dash line shows the original state of the prestressing element 13 , while the hatched state reflects the installed state. The high pressure chamber is hen here with the reference numeral 8 verses. When high pressure is applied, the sealing element 12 on the one hand and the prestressing element 13 on the other hand are displaced in the direction of the associated groove wall 15 and come into contact there in a sealing manner. The high pressure also has the effect that an optimal seal can be achieved in the divided area 14 , namely when the sealing surfaces 16 and 17 of the divided areas 18 , 19 are pressed against one another. The slide ring 12 itself is provided with chamfers 20 , 21 which extend approximately at an angle of 15 ° from the tread 12 'into the associated end face regions 22 , 23 .

Claims

1.Seal for the piston rod ( 3 ) of a cylinder, in particular under high pressure ( 1 ), which is arranged in the region of the piston rod guide ( 2 ) within a circumferential groove ( 9 ) provided there and from a sealing element on the piston rod ( 3 ) ( 12 ) and a prestressing element ( 13 ) is formed, characterized in that the sealing element ( 12 ) is a step-shaped, divided sliding ring made of hard material, and that the prestressing element ( 13 ) consists of a highly elastic material.

2. Seal according to claim 1, characterized in that the sealing element ( 12 ) is provided with a substantially cylindrical tread ( 12 ').

3. Seal according to claims 1 and 2, characterized in that the sealing element ( 12 ) is provided at least in the region of one of its end faces ( 22 , 23 ) with a chamfer ( 20 , 21 ) extending in the direction of the running surface ( 12 ') .

4. Seal according to claims 1 to 3, characterized in that the chamfer ( 20 , 21 ) enters at about an angle of 10-20 ° in the tread ( 12 ').

5. Seal according to claims 1 to 4, characterized in that the sealing element ( 12 ) consists of an extrusion-resistant and low-wear hard plastic, in particular made of polyamide.

6. Seal according to claims 1 to 5, characterized in that in particular the tread ( 12 ') of the sealing element ( 12 ) is glass fiber reinforced.

7. Seal according to claims 1 to 6, characterized by a right-angled cross-section biasing element ( 13 ).

8. Seal according to claims 1 to 7, characterized in that the pretensioning element ( 13 ) is formed from elastomer with a Shore hardness of about 70.

9. Seal according to claims 1 to 8, characterized in that the pretensioning element ( 13 ) outside the sealing element ( 12 ) is provided with at least one chamfer facing the base of the groove.