DE212012000062U1

DE212012000062U1 - Mit einer spiralförmig gewalkten Dichtung abgedichteter Kolben eines Hydraulikzylinders

Info

Publication number: DE212012000062U1
Application number: DE212012000062U
Authority: DE
Original assignee: Neo Mechanics Ltd
Current assignee: Neo Mechanics Ltd
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2013-10-14
Anticipated expiration: 2022-02-25
Also published as: JP2014513246A; CN103917809A; WO2012113350A1; CN103917809B; US20120216673A1

Abstract

Ein Hydraulikzylinderaufbau der folgendes umfasst: einen Zylinder mit einer Innenwand; und einem Kolben, der einen Kolbenblock und eine Kolbenstange umfasst; wobei der Kolbenblock an einem ersten Ende der Kolbenstange befestigt ist, das in dem Zylinder angeordnet ist; wobei der Kolbenblock eng von einem oder mehreren dynamischen Metalldichtringen radial umgeben ist; und wobei die einen oder mehreren dynamischen Metalldichtringe in engem Kontakt mit der Innenwand des Zylinders stehen, um eine Abdichtfunktion für den Kolben bereitzustellen.

Description

Anspruch auf inländische Priorität:
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß 35 U.S.C. §119 aus der US vorläufigen Patentanmeldung Nr. 61/446,502, eingereicht am 25. Februar 2011 deren Offenbarung hierin durch die Bezugnahme vollständig eingeschlossen ist.
Querverweise auf verwandte Anmeldungen:
Diese Anmeldung ist verwandt mit der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2006-0031762 , eingereicht am 07. April 2006, deren Offenbarung hierin durch die Bezugnahme vollständig eingeschlossen ist.
Gebiet der Erfindung:
Die hierin beanspruchte Erfindung betrifft allgemein Kolbentechnologie und im Speziellen den Kolben-Zylinder-Dichtungsmechanismus.
Hintergrund:
Der Kolben ist ein Bestandteil von Kolbenmaschinen, Kolbenpumpen, Gaskompressoren, Pneumatikzylindern und anderen ähnlichen mechanischen Vorrichtungen. Der Kolben ist die bewegliche Komponente, die von einem Zylinder umschlossen ist und von Kolbenringen Gas- oder Flüssigkeitsdicht gemacht wird.
Herkömmlich wird die Abdichtung des Kolbens und der Kolbenstange im Zylinder mit Hilfe von Gummi-O-Ringen vorgenommen. Um die wirksame Abdichtung des Kolbens und der Kolbenstange durch Gummi-O-Ringe zu erreichen, müssen die Gummi-O-Ringe eine bestimmte Bandbreite von Elastizität beibehalten. Die Elastizität von Gummi-O-Ringen ist ein wesentliches Merkmal der Abdichtfunktion. Bei Temperaturen unterhalb von –50°C werden die Gummimoleküle jedoch gefroren und die Elastizität des Gummi-O-Rings geht verloren. Bei Temperaturen oberhalb von +250°C werden die Gummimoleküle karbonisiert und die Elastizität geht ebenfalls verloren. Daher sind die mit Gummi-O-Ringen abgedichteten Kolben typischerweise konstruiert, um in einem Umgebungstemperaturbereich zwischen –50°C und +250°C zu arbeiten.
Die Verwendung von Gummi-O-Ringen begrenzt auch den maximalen Innendruck eines Hydraulikzylinders. Wenn das Gummi einem Innendruck oberhalb von 450 kg/cm² ausgesetzt wird, wird es aus der Lücke zwischen der Zylinderwand und dem Kolben herausgequetscht. Daher sind die mit einem Gummi-O-Ring abgedichteten Kolben-Zylinder typischerweise auf einen Innendruck von nicht mehr als 450 kg/cm² ausgelegt.
Eine vorhandene Technik zur Überwindung der Einschränkungen im Bezug auf Temperatur und Druck ist die Verwendung einer Konstruktion mit mehreren O-Ringen. In einer solchen Konstruktion sorgt der Gummi-O-Ring zwar für die Abdichtfunktion, es werden jedoch einer oder mehrere zusätzliche Ringe am Kolben und an der Kolbenstange verwendet, um den hohen Innendruck des Zylinders zu widerstehen. Der Abdicht-Gummi-O-Ring wird auch durch einen Schleißring ergänzt, der aus hartem Polymer, wie zum Beispiel Glasfaser verstärktem Phenolharz besteht, um die Lebensdauer des Gummi-O-Rings zu verlängern. Andere harte Polymerringe können zur Verringerung der Reibung zwischen den Ringen und der Zylinderwand verwendet werden. Insgesamt kann es bis zu sechzehn O-Ringe mit verschiedenen Funktionen geben, was zu einer komplexen mechanischen Struktur führt, die einen kostspieligen und komplizierten Herstellungsprozess erfordert.
Eine solche Konstruktion mit mehreren Gummi-O-Ringen ist in 2 dargestellt. Wie in der Querschnittsansicht des Hydraulikzylinderaufbaus gezeigt, sind elf verschiedene funktionierende O-Ringe auf dem Kolbenblock 25 montiert und fünf verschieden funktionierende O-Ringe sind auf dem Kolbenstangenabdichtungsblock 50 montiert. Die elf verschieden funktionierenden O-Ringe am Kolbenblock 25 schließen folgendes ein: die Zurückhalteringe 34 und 44, die Dichtringe 35, 36 und 43, die Stützringe 37 und 42, den Gleitring 38, die Pufferringe 39 und 41 und den Schleißring 40. Am Kolbenstangenabdichtungsblock 50 schließen die fünf O-Ringe die Zurückhalteringe 45 und 48, den Dichtring 46, die U-förmige Dichtung 47 und den Staubabstreifer 49 ein.
Die Verwendung mehrerer Gummi-O-Ringe zur Abdichtung erzeugt auch sehr hohe Reibung während einer schnellen Hin- und Herbewegung des Kolbens im Zylinder, was zu einem Leistungsverlust und zu kürzerer Lebensdauer des Hydraulikzylinders führt. Zur Darstellung dieses Effekts zeigt 3 eine vergrößerte Detailansicht der Gummi-O-Ringe vor und nach der Anordnung im Zylinder.
Die untere Zeichnung in 3 zeigt zwei Gummi-O-Ringe 35 und 36, die in der O-Ring-Nut des Kolbens 25 angebracht sind. Die Querschnitte beider Gummi-O-Ringe 35 und 36 zeigen perfekte Kreise, wenn sie sich in ihrem natürlichen, nicht zusammengepressten Zustand befinden. Die obere Zeichnung in 3 zeigt die zwei Gummi-O-Ringe 35 und 36 komprimiert in einem ähnlichen Zustand wie ein Dicht-Gummi-O-Ring, der im Zylinder angeordnet ist. Die Abflachung des Gummi-O-Rings erzeugt eine Gummi-Rückstellkraft und stellt somit die Abdichtfunktion zwischen den zwei zusammenpassenden Oberflächen der Zylinderwand 24 und des Kolbens 25 bereit. Die Gummi-Rückstellkraft erzeugt jedoch Reibung gegen die Zylinderwand 24.
Zusammenfassung:
Es ist ein Ziel der hier beanspruchten Erfindung Konstruktionen einer Hydraulikzylinderkolbenabdichtung bereitzustellen, die einen dynamischen Metallabdichtungsring nutzt, so dass die oben erwähnten Leistungs- und Herstellungsnachteile beseitigt werden können. Es ist ein weiteres Ziel der hierin beanspruchten Erfindung, die Konstruktion des dynamischen Metallabdichtungsrings unter Verwendung einer spiralförmig gewalkten Dichtung (coiled felt seal, CFS) bereitzustellen. Die CFS ist ein spiralförmig gewickelter Dichtring aus Metall.
Gemäß verschiedener Ausführungsformen der hierin beanspruchten Erfindung sind Kolben und Kolbenstangen von Hydraulikzylindern mit CFS ausgestattet. Die resultierende mechanische Kolbenzylindervorrichtung hat eine einfachere Struktur, eine geringere Anzahl von Komponenten ohne mehrere Gummi-O-Ringe, eine verbesserte Haltbarkeit und eine höhere Leistung mit extremer Temperatur-Tolerierung, eine verbesserte Innendruckbelastbarkeit, eine reduzierte Verlustleistung aufgrund von reduzierter Kolben-Zylinder-Reibung und eine erheblich reduzierte Leckage.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen detailierter beschrieben, worin:
1 die Querschnittsansicht einer Einbettung eines Hydraulikzylinderaufbaus mit spiralförmig gewalkter Dichtung (CFS) zeigt, die auf die Kolben montiert wird;
2 die Querschnittsansicht einer Einbettung eines Hydraulikzylinderaufbaus mit herkömmlicher Abdichtung mit mehreren Gummi-O-Ringen zeigt, die auf die Kolben montiert sind; und
3 die Gummi-O-Ringe in vergrößertem Detail vor und nach Anordnung im Zylinder darstellt.
Detaillierte Beschreibung:
In der folgenden Beschreibung sind Konstruktionen von Hydraulikzylinderkolbenabdichtungen, die eine spiralförmig gewalkte Dichtung (CFS) verwenden, als bevorzugte Beispiele ausgeführt. Es wird für den Fachmann offensichtlich sein, dass Modifikationen einschließlich Hinzufügungen und/oder Ersetzungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang und dem Geist der Erfindung abzuweichen. Spezifische Details können weg gelassen werden, um die Erfindung nicht zu verdecken; die Offenbarung wurde jedoch geschrieben, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die hierin offenbarten Lehren ohne unnötiges Experimentieren umzusetzen.
Unter Bezugnahme auf die 1 verwendet der Hydraulikzylinderaufbau nur eine CFS 08, die auf dem Kolbenblock 06 montiert ist oder ihn radial fest umgibt, anstelle von bis zu elf verschieden funktionierenden Gummi-O-Ringen des Standes der Technik. Auf dem Kolbenstangenabdichtungsblock 04 ist eine einzige CFS 12 montiert, anstelle von bis zu fünf verschieden funktionierenden Gummi-O-Ringen des Standes der Technik, zur Abdichtung der Kolbenstange 05 im Zylinder. Die CFS-Kolbenblockdichtung 08 ist auf dem Kolbenblock 06 montiert. Die Druckfeder 09 die in den Springlöchern im Druckring 07 gehalten wird und aus ihnen herausragt, stellt die Druckkraft an der CFS-Kolbenblockabdichtung 08 bereit, um die Ursprungsringe der CFS eng an der Zylinderwand zu halten. Der enge Kontakt zwischen der CFS und der Zylinderwand reduziert die Leckage auf null oder nahezu null.
Für die Abdichtung zwischen dem Kolbenblock 06 und der Kolbenstange 05 sorgen die Gummi-O-Ringe 20. Bolzen 10 halten den Kolbenblock 06 und die Druckfeder 07 beieinander, und die Stangenmutter 11 sichert den Kolbenblock 06 und den Druckring 07 am Eingangszylinderende der Kolbenstange 05.
Das Verbindungsende 02 des Zylinders 01 ist am Zylinder durch Ankerbolzen 17 befestigt. Das Verbindungsende 03 der Kolbenstange 05 ist an der Kolbenstange 05 durch Schraubengewinde 15 sowohl am Verbindungsende 03 als auch am freiliegenden Ende der Kolbenstange 05 befestigt.
Der Kolbenstangenabdichtungsblock 04 wird durch Ankerbolzen 16 an der Innenwand des Zylinders 01 befestigt. Die Kolbenstange 05 ist in der zentralen Öffnung des Kolbenstangenabdichtungsblocks 04 angeordnet. Die CFS-Kolbenstangendichtung 12 ist um die einwärts weisende Seite der zentralen Öffnung des Kolbenstangenabdichtungsblocks 04 herum angeordnet. Die Druckfeder 14, die in den Federlöchern im Druckring 13 gehalten wird und aus ihnen herausragt, sorgt für die Druckkraft auf die CFS-Kolbenstangenabdichtung 12, um die Ursprungsringe der CFS eng an der Zylinderwand zu halten. Der enge Kontakt zwischen der CFS und der Kolbenstangenoberfläche reduziert die Leckage auf null oder nahezu null.
Eine Ausführungsform der CFS, genannt die dynamische röhrenartige Spiralfeder-Radialdichtung, und ihre exemplarische Anwendung sind beschrieben in der Korea Patentanmeldung Nr. 10-2006-0031762 . Auszüge ihrer englischen Übersetzung werden im Anhang A des vorliegenden Dokuments präsentiert.
Die oben stehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Verdeutlichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie dient nicht dazu, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die genauen offenbarten Ausführungsformen zu begrenzen. Zahlreiche Modifikationen und Variationen werden für den Fachmann offensichtlich sein.
Die Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um die Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendung am besten zu erläutern und es so anderen Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung in Bezug auf verschiedene Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen zu verstehen, die für den speziellen geplanten Gebrauch geeignet sind. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der Erfindung von den folgenden Ansprüchen und ihren Entsprechungen definiert wird.
Anhang A:
Dynamische röhrenartige Spiralfeder-Radialdichtung, konstruiert mit partiellen Ringen vom C-Typ, die durch ein Schwalbenschwanz-Verbindungsverfahren verbunden sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
4: Partieller Ring, der aus dünnem Metallblech gestanzt werden könnte und eine männliche und weibliche Schwalbenschwanz-Verbindungsform an zwei Enden hat, um die Verbindungen stark zu machen, wenn sie stufenweise verbunden werden.
5: Zwei partielle Ringe überlappen sich, um den männlichen Schwalbenschwanz des ersten partiellen Rings in den weiblichen Schwalbenschwanz des nächsten partiellen Rings einzuführen, zum Zwecke einer stufenweisen Verbindung, um eine spiralförmig gewundene Röhre herzustellen.
6: Rohling der röhrenförmigen Dichtung dieser Erfindung, der eine Röhre aus einem spiralförmig gewundenen Metallstreifen ist.
7: Teil-Schnittansicht der fertiggestellten dynamischen Dichtung dieser Erfindung, die fertiggestellt wird durch Schleifen des Innen- und des Außendurchmessers des Rohlings, um der Dichtung die korrekte Funktion zu verleihen.
8: Ein partieller Ring mit unterstützenden imaginären Teilen zur Erläuterung des Prinzips der dynamischen Radialdichtung dieser Erfindung.
9: Halbe Schnittansicht einer exemplarischen vollständigen dynamischen Radialdichtung dieser Erfindung.
Bezugszeichenliste
Erläuterung nummerierter Teile in den Zeichnungen Fig. 4–Fig. 9:

1: Ein partieller Ring ausgestanzt aus dünnem Metallblech.
2: Männliches Ende einer Schwalbenschwanz-Verbindung am partiellen Ring vom C-Typ.
3: Weibliches Ende einer Schwalbenschwanz-Verbindung am partiellen Ring vom C-Typ.
4: Schwalbenschwanz-Verbindungslinie, die das Ergebnis der Schwalbenschwanz-Verbindung der partiellen Ringe vom C-Typ ist.
5: Spiralfederröhre konstruiert durch stufenweise Verbindung einer Reihe partieller Ringe vom C-Typ entlang der Spiralbahn.
6: Wellenfreie Kreislinie mit etwas größerem Durchmesser als der Wellendurchmesser, um die Welle permanent nicht zu berühren.
7: Wellenkontaktkreislinie etwas kleiner als der Wellendurchmesser, um permanent in Kontakt mit der Welle zu sein.
8: Gehäuse-Kontaktkreislinie etwas größer als der Innendurchmesser des Gehäuses, um permanent in Kontakt mit dem Gehäuse zu stehen.
9: Gehäusefreie Kreislinie etwas kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses, um das Gehäuse permanent nicht zu berühren.
10: Gehäuseabdichtungsschicht deren Außendurchmesser die Gehäusekontaktkreislinie ist und deren Innendurchmesser die wellenfreie Kreislinie ist.
11: Verschiebungsabsorptionsschicht die als Außendurchmesser die gehäusefreie Kreislinie hat und deren Innendurchmesser die wellenfreie Kreislinie ist.
12: Wellenabdichtungsschicht deren Außendurchmesser die gehäusefreie Kreislinie ist und deren Innendurchmesser die Wellenkontaktkreislinie ist.
13: Welle.
14: Pfeil zur Anzeige der Wellenrotationsrichtung.
15: Pfeil zur Anzeige der Spreizrichtung des Wellenabdichtungsrings, wenn sich der Ring spreizt.
16: Ein imaginärer Stift, der eine Rotation des Wellendichtrings blockiert.
17: Gehäuse.
18: Innendurchmesser des Gehäuses.
19: Sprengring, der in die Sprengringnut eingesetzt wird, um den Haltering zu halten.
20: Haltering, der den Dichtringaufbau hält.
21: Druckring der Ursprungsringe des Dichtringaufbaus schiebt, um alle Ringe im Dichtringaufbau im engen Kontakt miteinander zu halten, um die Leckage zwischen den Ringen zu blockieren.
22: Druckfeder, um die Druckkraft für den Dichtring bereitzustellen.
23: Außendurchmesser der sich drehenden Welle.
24: Fertiggestellter Dichtungsaufbau.
25: Sprengringnut.

Detaillierte Beschreibung:
Diese Erfindung fällt in die Kategorie der dynamischen Blockiertechnologie der Leckage, die unvermeidbar zwischen dem stationären Gehäuse und der sich drehenden Welle auftritt, wenn der Druck in dem Kompressionssystem ansteigt.
Die dynamische Radialdichtung, die an dem Kompressionssystem vom Schraubentyp eingesetzt wird, wird ”mechanische Dichtung” genannt. Eine mechanische Dichtung besteht aus mindestens sechs Teilen, nämlich dem Statorblock, dem Rotorblock, der Statorscheibe, der Rotorscheibe, der Rotorscheibenfeder und der Rotorblockscheibenabdichtung. Die gesamte Abdichtungsfunktion versagt, wenn eines dieser Teile versagt. Die Statorscheibe und die Rotorscheibe sind die Teile, die die eigentliche Abdichtungsfunktion ausführen, indem sie in Kontakt mit Gummi stehen, das sich unter Druck dreht. Diese beiden Teile müssen nicht nur eine hohe Verschleißbeständigkeit sondern auch eine niedrige Reibung haben. Sie müssen Wärme mit der höchst möglichen Geschwindigkeit ableiten können.
Die Fläche kann so angepasst werden, dass weniger Kontaktfläche zum Zwecke geringerer Reibung bereit steht, aber die kleinere Fläche führt zu einem schnelleren Verschleiß. Materialien mit hoher Verschleißfestigkeit haben hohe Reibung, aber Material mit geringer Reibung hat eine geringe Verschleißfestigkeit. Wenn die Materialien eine hohe Verschleißfestigkeit zum Zwecke einer langen Lebensdauer haben, könnte die Reibwärme die Qualität der Medien, die in Kontakt damit stehen, beeinträchtigen und in manchen Fällen sogar ein Feuer verursachen.
Zwei in Kontakt stehende Flächen in einer mechanischen Dichtung stehen unter Druck und reiben permanent gegeneinander, so dass in jedem Fall ein Verschleiß im Submikrobereich stattfindet, aber dieser durch Verschleiß verursachte Zwischenraum im Submikrobereich führt immer zu einem Totalausfall der Abdichtung, wenn der Submikroverschleiß nicht jedes Mal gemeinsam mit der Abnutzung ausgeglichen wird.
Mit anderen Worten, eine der in Kontakt stehenden Scheiben, die sich drehende Scheibe, muss sich zu der dazu passenden Scheibe der stationären Scheibe hin bewegen, um den Verschleiß auszugleichen. Dies bedeutet, dass die sich drehende Scheibe in axialer Richtung zur stationären Scheibe am sich drehenden Block hin bewegen muss, während der sich drehende Block, sich dreht. Die sich drehende Scheibe muss auf dem sich drehenden Block gleiten können, um sich permanent zur stationären Scheibe hin zu bewegen. Dadurch entsteht eine andere Stelle, an der die Leckage zwischen der sich drehenden Scheibe und dem sich drehenden Block zu blockieren ist.
Die Bewegung der sich drehenden Scheibe auf dem sich drehenden Block in axialer Richtung durch Verschleiß der Scheibe ist sehr gering und beträgt wenige Millimeter in einem Jahr, daher könnte die Abdichtung zwischen der sich drehenden Scheibe und dem sich drehenden Block erzielt werden durch einen einfachen Gummi-O-Ring als günstigeres Modell und durch einen Metallbalg für höhere Leistung. Kurz gesagt, das tatsächliche Problem bei der dynamischer Radialdichtung aus dem Stand der Technik liegt in der Abdichtung zwischen der sich drehenden Scheibe und dem Rotorblock und besteht nicht nur in den sich berührenden Scheiben.
Ein Gummi-O-Ring, der zwischen der sich drehenden Scheibe und dem Rotorblock eingesetzt wird, soll bei Hochtemperaturmedien eingebrannt sein und unter Hochdruckmedien extrudiert und in korrodierenden Medien angegriffen sein, aber es gibt keine Möglichkeit das wegzulassen.
Metallbälge sind teurer, manchmal dreimal so teuer, wie die gesamte mechanische Dichtung, und die Metallbalge verursachen eine komplizierte Struktur, die eine dünne kompakte Konstruktion verhindert, die bei Präzisionsmaschinen sehr wichtig ist.
Das endgültige Ziel ist die Produktion einer dynamischen Radialdichtung aus einem Stück, die kompakt ist, eine höhere Abdichtungsleistung hat und günstigere und geringere Wartung erfordert, während das dynamische Radialdichtungssystem aus dem Stand der Technik, das allgemein als mechanische Dichtung bezeichnet wird, zahlreiche Komponenten hat, die notwendigerweise voneinander abhängig sind, eine komplizierte Struktur hat, hohe Produktionskosten und höhere Wartungskosten erfordert und eine kürzere Lebensdauer hat.
4 zeigt den partiellen C-förmigen Ring (1), der der grundlegende Ursprungsring dieser Erfindung ist. Der partielle Ring (1) muss mit der Presse ausgestanzt oder durch einen Contour-Schneidprozess hergestellt werden, wie zum Beispiel Laserschneiden oder Drahtschneiden aus Blechmaterial, um zwei Flächen des partiellen Rings (1) zu haben, die vollständig parallel sind. Der C-förmige partielle Ring (1) ist ein Ring, bei dem ein Teil weggeschnitten wird, damit die partiellen Ringe stufenweise durch den männlichen Schwalbenschwanz (2) und dem weiblichen Schwalbenschwanz (3), die an zwei Enden des partiellen Rings (1) angebracht sind, miteinander verbunden werden können. Der Wert des weggeschnittenen Winkels sollte gemeinsam mit dem Durchmesser angemessen bestimmt werden.
5 zeigt das Verfahren der stufenweisen Verbindung zweier partieller Ringe (1) durch den männlichen Schwalbenschwanz (2) des ersten partiellen Rings (1) und den weiblichen Schwalbenschwanz (3) des nächsten partiellen Rings (1).
6 zeigt die fertiggestellte Spiralröhre (5) durch stufenweise Verbindung partieller Ringe (1), und diese Schwalbenschwanz-Verbindungslinie (4) muss nach dem Verbinden durch Schweißen oder Löten permanent festgesetzt werden. Der Startpunkt zeigt den männlichen Schwalbenschwanz (2) und der Endpunkt zeigt den weiblichen Schwalbenschwanz (3) an der fertiggestellten Spiralröhre (5). Da die Spiralröhre (5) durch die stufenweise Verbindung der partiellen Ringe (1) konstruiert wird, wird die Schwalbenschwanz-Verbindungslinie (4) über die Rohroberfläche auf verschobene Punkte verteilt, ebenso wie der abgeschnittene Winkel des partiellen Rings (1), daher wird die Schwalbenschwanz-Verbindungslinie (4) angemessen über die Rohroberfläche verteilt, wodurch vermieden wird, dass sich schwache Verbindungspunkte überlappen.
7 zeigt die Teilschnittansicht des Dichtungsaufbaus (24) der ein fertiggestellter Dichtring dieser Erfindung ist. Der Dichtungsaufbau (24) wird fertiggestellt durch Schleifen des Innendurchmessers und des Außendurchmessers durch Herstellung von vier verschiedenen Durchmessern, zwei an der Innenseite und zwei an der Außenseite der Spiralröhre (5). Der kleinere Durchmesser des Innendurchmessers des Dichtungsaufbaus (24) wird Wellenkontaktkreislinie (7) genannt, die ungefähr 0,5% kleiner ist als der Außendurchmesser der Welle (23), um die Welle (13) permanent zu berühren, wenn die Welle (13) innerhalb des Dichtungsaufbaus (24) eingesetzt ist. Der größere Durchmesser des Innendurchmessers des Dichtungsaufbaus (24) wird wellenfreie Kreislinie (6) genannt, die ein wenig größer ist als der Außendurchmesser der Welle (23), um zu verhindern, dass die wellenfreie Kreislinie (6) den Außendurchmesser der Welle (23) zu irgendeinem Zeitpunkt berührt. Der größere Durchmesser des Außendurchmessers des Dichtungsaufbaus (24) wird Gehäusekontaktkreislinie (8) genannt und ist ungefähr 0,5% größer als der Innendurchmesser des Gehäuses (18), so dass die Gehäusekontaktkreislinie (8) den Innendurchmesser des Gehäuses (18) permanent eng berührt, wenn der Dichtungsaufbau (24) in dem Gehäuse (17) montiert ist. Der kleinere Durchmesser des Außendurchmessers des Dichtungsaufbaus (24) wird gehäusefreie Kreislinie (9) genannt und ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses (18), um zu verhindern, dass die gehäusefreie Kreislinie (9) den Innendurchmesser des Gehäuses (18) zu irgendeinem Zeitpunkt berührt. Der Zweck der Herstellung dieser Kreislinien mit vier verschiedenen Durchmessern ist es, drei verschiedene Funktionsschichten im Dichtungsaufbau (24) herzustellen. Die erste Schicht wird Gehäuseabdichtungsschicht (10) genannt und ist der Stapel der Gehäusedichtringe, deren Außendurchmesser der Gehäusekontaktkreislinie (8) entspricht und deren Innendurchmesser der wellenfreien Kreislinie (6) entspricht. Die Funktion der Gehäuseabdichtungsschicht besteht darin, die Leckage zwischen dem Innendurchmesser des Gehäuses (18) und dem Dichtungsaufbau (24) zu blockieren, und die Anzahl der Ringe zur Konstruktion der Schicht für eine optimale Abdichtungsleistung wird vom Konstrukteur entsprechend den verschiedenen Größen bestimmt. Die zweite Schicht wird Wellenabdichtungsschicht (12) genannt und ist der Stapel der Wellendichtringe, deren Außendurchmesser der gehäusefreien Kreislinie (9) entspricht und deren Innendurchmesser der Wellenkontaktkreislinie (7) entspricht. Die Funktion der Wellenabdichtungsschicht besteht darin, die Leckage zwischen dem Außendurchmesser der Welle (23) und dem Abdichtungsaufbau (24) zu blockieren, und die Anzahl der Ringe, die erforderlich ist, um eine Schicht für eine optimale Abdichtungsleistung zu konstruieren, wird vom Konstrukteur entsprechend den verschiedenen Größen entschieden. Die dritte Schicht wird Verschiebungs-Absoptionsschicht (11) genannt und ist der Stapel der suspendierten Ringe, deren Außendurchmesser der gehäusefreien Kreislinie (9) entspricht, und deren Innendurchmesser der wellenfreien Kreislinie (6) entspricht. Die Verschiebungs-Absorptionsschicht (11) ist zwischen der Gehäuseabdichtungsschicht (10) und der Wellenabdichtungsschicht (12) eingebaut, um eine exzentrische Vibration der Welle zu absorbieren und auch, um die Größenänderung des gesamten Systems durch Verschleiß während des Gebrauchs zu absorbieren.
8 zeigt das Abdichtungsprinzip dieser Erfindung. Da diese drei verschiedenen Funktionsschichten auf einem einzigen Metallstrang angebracht sind, wirkt jede Kraft, die auf irgendeinen Punkt des Dichtungsaufbaus (24) ausgeübt wird, direkt auf den gesamten Dichtungsaufbau (24). Wenn der Dichtungsaufbau (24) mit Kraft in das Gehäuse (17) eingesetzt wird, wird der Dichtungsaufbau (24) eng in das Gehäuse (17) eingepresst, da der äußerste Durchmesser des Dichtungsaufbaus (24) der Gehäusekontaktkreislinie (8) entspricht, der 0,5% größer ist als der Innendurchmesser des Gehäuses (18). Da die Gehäuseabdichtungsschicht (10) eng in das Gehäuse (17) eingepresst wird, wird der gesamte Abdichtungsaufbau (24) in das Gehäuse (17) eingepresst, ebenso wie die Wellenabdichtungsschicht (12). Der innerste Durchmesser des Abdichtungsaufbaus (24), der der Innendurchmesser der Wellenabdichtungsschicht (12) ist, ist der Wellenkontaktkreis (7), der ungefähr 0,5% kleiner ist, als der Außendurchmesser der Welle (23), daher muss die gesamte Wellenabdichtungsschicht (13), wenn die Welle (13) in die Wellenabdichtungsschicht (12) unter Kraft eingeführt wird, eng an der Welle (13) anliegen. Wenn die Welle (13) sich zu drehen beginnt, beginnt die Wellenabdichtungsschicht (12) ebenfalls, sich gemeinsam mit der Welle (13) zu drehen, aber die Gehäuseabdichtungsschicht (10), die eng an der Innenseite des Gehäuses (17) anliegt, hindert die Wellenabdichtungsschicht (12) zu rotieren.
Dieser Zustand ist derselbe wie in 8, die zeigt, wie ein partieller Ring der Wellenabdichtungsschicht (12) aufgrund der Rotationskraft der Welle (13) kurz davor ist, sich zu drehen, die Anschlagwirkung der Gehäuseabdichtungsschicht (10) wird durch einen imaginären Anschlagstift (16) dargestellt. Der Wellenkontaktkreis (7) hält den Wellendurchmesser (23), aber die Welle (13) beginnt sich in die Richtung des Pfeils (14) zu drehen, während der Anschlagstift (16) den Ring (12) am Drehen hindert, dann wird die Reibungskraft zwischen dem Wellenkontaktkreis (7) und dem Wellendurchmesser (23) umgewandelt, um den partiellen Ring (12) in die Richtung des Pfeils (15) zu öffnen. Wenn der partielle Ring (12) sich durch die Kraft in die Richtung des Pfeils (15) öffnet, wird der Kontakt zwischen dem Ring (12) und der Welle (13) unterbrochen, mit anderen Worten es bleibt in diesem Augenblick kein Kontakt mehr. Kein Kontakt mehr bedeutet, dass keine Reibungskraft mehr erzeugt wird, damit wird die Öffnung des Rings (12) beendet und springt zurück in ihre Ausgangsposition. Zurück in die Ausgangsposition des Rings (12) bedeutet, dass sich der Ring (12) und die Welle (13) berühren und im nächsten Moment öffnet die Reibungskraft den Ring (12) erneut. Die Öffnung zwischen dem Ring (12) und der Welle (13) könnte ein Millionstel Millimeter betragen, da der (Ring) offen ist, unabhängig davon, wie klein der Wert der Öffnung ist, der nur groß genug ist, um einen Kontakt zu verhindern. Damit könnte das Öffnen und Schließen des Rings (12) millionenfach in einer Sekunde stattfinden, mit anderen Worten, die Öffnung könnte ein Millionstel eines Millimeters groß sein, und nichts könnte in einer Millionstel Sekunde dort hindurch dringen. Dieser Zustand ist derselbe wie bei der statischen Dichtung eines herkömmlichen Gummi-O-Rings, da der Kontakt zwischen dem Ring (12) und der Welle (13) praktisch niemals während der Rotation der Welle (13) unterbrochen wird. Dieser Zustand ist ein einzigartiges Phänomen, das zwischen der Spiralfeder und der sich drehenden runden Stange stattfindet, die in die Feder eingesetzt ist, der Zustand sollte Kontakt-nicht-Kontakt-Zustand genannt werden. Dieses Kontakt-nicht-Kontakt-Phänomen bei einer Spiralfeder-Überholkupplung von vor langer Zeit angewandt, aber in dieser Erfindung wird dieses Phänomen zum ersten Mal bei einer dynamischen Dichtung angewandt.
9 ist die repräsentative Zeichnung, welche die Schnittansicht der fertiggestellten dynamischen Radialdichtung zeigt, die den Abdichtungsaufbau (24) verwendet. Es muss Mittel geben, um den Abdichtungsaufbau (24) innerhalb des Zylinders (17) zu halten, einschließlich des Halterings (20) und des Sprengrings (19), der in der Sprengringnut nut (25) eingesetzt ist. Der Dichtring (21) wird auch bereitgestellt, um die Ursprungsringe zusammenzudrücken, um durch die Federkraft der Druckfedern (22), die in den im Dichtring (21) eingeformten Löchern eingesetzt sind, eine Leckage zwischen den Ursprungsringen zu verhindern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2006-0031762 [0002, 0022]

Claims

Ein Hydraulikzylinderaufbau der folgendes umfasst: einen Zylinder mit einer Innenwand; und einem Kolben, der einen Kolbenblock und eine Kolbenstange umfasst; wobei der Kolbenblock an einem ersten Ende der Kolbenstange befestigt ist, das in dem Zylinder angeordnet ist; wobei der Kolbenblock eng von einem oder mehreren dynamischen Metalldichtringen radial umgeben ist; und wobei die einen oder mehreren dynamischen Metalldichtringe in engem Kontakt mit der Innenwand des Zylinders stehen, um eine Abdichtfunktion für den Kolben bereitzustellen.
Der Hydraulikzylinderaufbau gemäß Anspruch 1, wobei die Metalldichtringe spiralförmig gewalkte Dichtungen (coiled felt seals, CFS) sind.
Der Hydraulikzylinderaufbau gemäß Anspruch 1, ferner umfassend einen Kolbenstangenabdichtungsblock; wobei der Kolbenstangenabdichtungsblock an der Innenwand des Zylinders befestigt ist, und die Kolbenstange in einer zentralen Öffnung des Kolbenstangenabdichtungsblocks angeordnet ist; wobei ein oder mehrere dynamische Metalldichtringe um eine nach innen weisende Seite der zentralen Öffnung des Kolbenstangenabdichtungsblocks herum installiert sind; und wobei der eine oder die mehreren dynamischen Metalldichtringe in engem Kontakt mit der Kolbenstangenoberfläche stehen und dem Kolben eine Abdichtfunktion verleihen.
Der Hydraulikzylinderaufbau gemäß Anspruch 3, wobei die Metalldichtringe spiralförmig gewalkte Dichtungen (CFS) sind.