DE2321625A1

DE2321625A1 - High pressure seal esp. for hydraulics - has fluid chamber sandwiched between high and low pressure sides

Info

Publication number: DE2321625A1
Application number: DE2321625A
Authority: DE
Inventors: Erich Henke; Karl Scholl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-04-28
Filing date: 1973-04-28
Publication date: 1974-11-14

Abstract

A seal esp. for the piston rod of a double-acting hydraulic cylinder comprises two separate sealing regions at different axial positions along the piston rod. Towards the high pressure (cylinder) side there is a principal seal while on the side towards the atmos. there is an auxialliary seal; in between these two a cavity in the housing surrounding the shaft is connected through a spring-loaded non-return valve and duct to a chamber on the upstream or high pressure side of the principal seal. The principal seal is pref. formed in two parts, the inner being a friction-resistant band; this band itself may be of two matls. integrally bonded together; metal and PTFE or copolymers of tetrafluorethylene, hexafluoropropylene etc.

Description

"Anordnung insbesondere zur Abdichtung der Kolbenstange an einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder" I)ie Erfindung betrifft eine Anordnung wie sie insbesondere zur Abdichtung der Kolbenstange an einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder an Baumaschinen oder aber Erdbewegungsmaschinen Verwendung finden kann."Arrangement in particular for sealing the piston rod on a double-acting Hydraulic cylinder "I) he invention relates to an arrangement such as that in particular for Sealing of the piston rod on a double-acting hydraulic cylinder on construction machinery or earthmoving machines can be used.

Die Abdichtung der Kolbenstange an einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder wurde bisher so vorgenommen, daß eine handelsübliche Dichtung Anwendung fand. Solche Dichtungen haben den Nachteil, daß sie den hohen Drücken, welche vom Hydraulikzylinder auf die Dichtung ausgeübt werden, nicht lange standhalten. Die Dichtungen lassen auch mit der Zeit Öl durchtreten, was zur Verschmutzung der Umwelt führt. The sealing of the piston rod on a double-acting hydraulic cylinder has been made so that a commercially available seal was used. Such Seals have the disadvantage that they can withstand the high pressures generated by the hydraulic cylinder exerted on the seal will not withstand long. Leave the seals oil will also leak through over time, which leads to pollution of the environment.

Die Auswechslung solcher Dichtungen bringt große Unannehilichkeiten insofern zit sich als einmal eine langere Montagezeit notwendig ist, in welcher die I3aaschine für den Betrieb ausfällt. Weiterhin ist es aber auch sehr oft unangeneha, daß Monteure zu weit entfernt liegenden Baumasc#inen fahren müssen, um die Dichtungen außzusechaeln. The replacement of such seals brings great inconveniences insofar as a longer assembly time is necessary in which the I3a machine fails for operation. But it is also very often unpleasant that fitters have to drive too far away construction machinery to remove the seals auszusechaeln.

Die erfindung macht einen Vorschlag, UM diO-1chteile der bisher verwendeten Dichtungen zu Vermeiden und die Standzeit der Dichtung wesentlich zu erhöhen. The invention makes a suggestion, UM diO-1teile of the until now to avoid the seals used and significantly increase the service life of the seal raise.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Abdichtungsstelle an der Kolbenstange in mindestens zwei Bereiche aufgeteilt ist, derart, daß in Richtung zum Zylinder ein. den Hauptdruck aufnehmende Hauptdichtung angeordnet ist und in Richtung zur Atmosphäre eine Nebendichtung mit der Maßgabe, daß im Gehäuse zwischen den Dichtungen ein Hohlraum als Auffangraum für Hydraulikflüssigkeit angeordnet ist, der über ein federbelastetes Rückschlagventil und Bohrungen mit einem Raum im Gehäuse vor der Hauptdichtung verbunden ist. The invention solves the problem in that the sealing point is divided on the piston rod into at least two areas, such that in the direction to the cylinder. the main pressure-absorbing main seal is arranged and in Direction to the atmosphere a secondary seal with the proviso that in the housing between the seals a cavity arranged as a collecting space for hydraulic fluid is, which has a spring-loaded check valve and holes with a space connected in the housing in front of the main seal.

Diese aufgeteilte Abdichtungsstelle garantiert einmal an der Kolbenstange eine genügende Schmierfunktion, um Abnutzung zu verhindern und zum anderen aber eine Rückführung von Hydraulikflüssigkeit, welche bei besonderen Belastungsverhältnissen eventuell durch die Hauptdichtung hindurchtreten würde. Weiterhin aber findet auch eine Druckteilung statt, wobei der Vorteil besteht, daß an der Hauptdichtung ein besseres Dichtungsmaterial Verwendung finden kann, als beispielsweise bei der Nebendichtung. This split sealing point guarantees once on the piston rod a sufficient lubricating function to prevent wear and the other but a return of hydraulic fluid, which under special load conditions would eventually pass through the main seal. But also continues to find a pressure division instead of, the advantage that there is one at the main seal better sealing material can be used than, for example, for the secondary seal.

Es besteht dabei auch noch die möglichkeit die einzelnen Dichtungen verschiedenartig in ihrer Konstruktion auszubilden, ul Fremkörper von der Kolbenstange und den Reibflächen abzuhalten. There is also the possibility of using the individual seals different in their construction, ul foreign bodies from the piston rod and keep the friction surfaces.

Dabei besteht noch der besondere Vorteil, daß sich die Abr dichtungsstelle auch rationell hestellen läßt und relativ preiswert ausführbar ist. There is also the particular advantage that the Abr sealing point can also be produced efficiently and can be carried out relatively inexpensively.

Man kann bei der Ausbildung der Abdichtungsstelle so vorgehen, daß die den Hauptdruck aufnehmende Hauptdichtung mindestens zweiteilig ausgebildet ist, derart, daß die Reibbelastung ein Kunststoffring aufnimmt, wöhrend die Andruckkräfte ein letzteren umspannendes Ringelement erzeugt. Man kann dabei auch so vorgehen, daß sich beide,der Kunststoffring und das umspannende Ringelement,gegenseitig in der Erzeugung der Andruckkräfte erganzen. One can proceed in the formation of the sealing point as follows: that the main seal that absorbs the main pressure is at least two-part, in such a way that the frictional load is absorbed by a plastic ring while the pressure forces are applied a latter encompassing ring element generated. You can also proceed like this that both, the plastic ring and the encompassing ring element, mutually in the generation of the pressure forces.

Äuf diese Weise ist es möglich, einmal ein besonderes Material für die Aufnahme der Reibbelastung zu verwenden, wobei insbesondere fluorierte Kunststoffe Anwendung finden können0 Zum anderen aber kann man das Ringelement im Material so wählen, daß möglichst hohe Andruckkräfte erzeugbar sind. In this way it is possible to use a special material for once to use the absorption of the frictional load, in particular fluorinated plastics Can be used0 On the other hand, the ring element can be used in the material like this choose that the highest possible pressure forces can be generated.

Man kann dabei so vorgohen, daß die Nebendichtung als Lippendichtung ausgebildet ist. Diese kann auch als Doppellippendichtung ausgebildet sein. You can vorgohen so that the secondary seal as a lip seal is trained. This can also be designed as a double lip seal.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann der Kunststoffring rechteckiges Profil aufweisen. Es besteht aber durchaus auch die Möglichkeit zur Aurnahae der Reibbelastung den die Reibbelastung aufnehmenden Ring als Kombinationsring aus Metall und mit dieses integriertem Polytetrafluoraetylen oder Kunststoffen der Gruppe der Copolymere aus Tetrafluoraetylen, Hexafluorpropylen oder dgl. In a further embodiment of the invention, the plastic ring can be rectangular Have a profile. But there is also the possibility of aurnahae Frictional load the ring that absorbs the frictional load as a combination ring made of metal and with this integrated polytetrafluoroethylene or plastics from the group of Copolymers of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene or the like.

auszubilden. Solche Verbundwerkstoffe finden in der Praxis immer mehr eingang und können an dieser Stelle sehr vorteilhaft Anwendung finden, zumal wegen der hohen Preise dieses Materials hier nur geringe Gewichte für die Dimensionierung des Abdichtungsringes notwendig sind.to train. Such composite materials are finding more and more in practice input and can be used very advantageously at this point, especially because of the high price of this material here only low weights for sizing of the sealing ring are necessary.

Man kann das eingebaute Rückschlagventil hinsichtlich des Öffnungsdruckes einstellbar ausführen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, diese Einstellung automatisch von umdruck des Hydraulikzylinders aus zu steuern. You can use the built-in check valve with regard to the opening pressure perform adjustable. However, there is also the option of this setting to be controlled automatically from the transfer pressure of the hydraulic cylinder.

Es ist zweckmäßig den Raum vor der Hauptdichtung so zu gstalten, daß dieser entlüftbar ist. It is advisable to design the space in front of the main seal in such a way that that this can be vented.

Weiterhin ist die Erfindung so ausgebildet, daß zwischen des vom Hydraulikzylinder beaufschlagten Raum und dem Raum vor der Hauptdichtung im Gehäuse eine Verbindungsnut angeordnet ist. Furthermore, the invention is designed so that between the from Hydraulic cylinder acted upon space and the space in front of the main seal in the housing a connecting groove is arranged.

Dies ist deshalb vorgesehen, um einen Ausgleich der Drücke der Hydraulikflüssigkeit durchzuführen und im besonderen Fall, eine Absaugwirkung zu erzielen.This is therefore provided in order to equalize the pressures of the hydraulic fluid to carry out and in the special case to achieve a suction effect.

Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel kann die Reibfläche der Hauptdichtung konkav ausgebildet sein, was insbesondere eine höhere Kantenpressung und eine noch längere Lebensdauer ergibt. In a particular embodiment, the friction surface can Main seal can be concave, which in particular results in a higher edge pressure and results in an even longer service life.

Man kann im besonderen Ausführungsbeispiel auch die Reibfläche der tauptdichtung mit einem sägezahnförmigen Profil versehen. You can also use the friction surface of the The main seal is provided with a sawtooth-shaped profile.

Die Nebendichtung ist in Richtung zur Druckseite V-förmig profiliert. The secondary seal is profiled in a V-shape towards the pressure side.

Man kann die Erfindung so ausbilden, daß der Hohlraum als Auffangraum sich bis zur Nebendichtung erstreckt, während dieser in Richtung zur Hauptdichtung abgeschlossen ist. You can design the invention so that the cavity as a collecting space extends to the secondary seal, while this extends in the direction of the main seal is completed.

Der Querschnitt der Bohrungen und der Raum vor der Hauptdichtung ist etwas kleiner gehalten als der Querschnitt der Verbindungsnut zwischen Hydraulikzylinder und Raum vor der Hauptdichtung. The cross-section of the holes and the space in front of the main seal is kept slightly smaller than the cross-section of the connecting groove between the hydraulic cylinder and space in front of the main seal.

Die Erfindung ist in der beiliegenden Skizzen schematisch dargestellt. Es zeigen: Figur 1 eine Abdichtungsstelle an einer Kolbenstange, teilweise abgebrochen Figur 2 eine Hauptübersicht über die Anordnung der Abdichtungsstelle an einen Hydraulikzalinder, Figur 3 eine besondere Ausführungsform der Hauptdichtung, Figur 4 eine weitere Ausführungsform der Hauptdichtung. The invention is shown schematically in the accompanying sketches. The figures show: FIG. 1 a sealing point on a piston rod, partially broken off FIG. 2 shows a general overview of the arrangement of the sealing point on a hydraulic cylinder, FIG. 3 shows a particular embodiment of the main seal, and FIG. 4 shows a further embodiment the main seal.

In Fig. 1 ist zu erkennen, wie die Kolbenstange 23 vom Gehäuse 7, welches nur auf der einen Seite gezeichnet ist, umfaßt wird. Dies ist auch aus Fig. 2, welche eine schematische Darstellung des Hydraulikkolbens und des Zylinders zeigt, zu erkennen. Im Gehäuse 7 liegt die Abdichtungsstelle 1, wie Pig. In Fig. 1 it can be seen how the piston rod 23 from the housing 7, which is only drawn on one side is included. This is also from Fig. 2, which shows a schematic representation of the hydraulic piston and the cylinder, to recognize. The sealing point 1, like Pig, is located in the housing 7.

2 zeigt die aus zwei Bereichen 2 und 3 besteht.2 shows which consists of two areas 2 and 3.

Man erkennt in Fig. 1 die Hauptdichtung 5, welche in Richtung zum Hydraulikzylinder 16 zu liegt. Außerdem erkennt man in Fig. 1 die Nebendichtung 6, welche in Richtung zur Atmosphäre liegt. One recognizes in Fig. 1, the main seal 5, which in the direction of Hydraulic cylinder 16 is too. In addition, the secondary seal can be seen in FIG. 1 6 Lying towards the atmosphere.

Zwischen der Hauptdichtung 5 und der Nebendichtung 6 liegt im Gehäuse 7 ein Auffangraum als Hohlraum 8 für Hydraulikfliissiskett, welcher mit dem Raua der Nebendichtung 6 direkt verbunden ist, während in Richtung zur Hauptdichtung 5 ein Abschlußstück 27 vorgesehen ist. Between the main seal 5 and the secondary seal 6 is located in the housing 7 a collecting space as a cavity 8 for hydraulic fluid chains, which with the Raua the secondary seal 6 is directly connected, while in the direction of the main seal 5 a terminating piece 27 is provided.

Der Raum 8 ist mit de@ Raum 11 über Bohrungen 22 und ein federbelastetes Rückschlagventil 9 und Bohrungen 10 verbunden. The room 8 is with de @ room 11 via holes 22 and a spring-loaded Check valve 9 and holes 10 connected.

Das federbelastete Rückschlagventil besteht aus eine@ Kugel und einer Feder 21. Das Ventil verhindert einen Rückfluß von Hydraulikflüssigkeit aus dem Raum 11 in den Raum 8. Es läßt aber aus dem raum 8 wiederum bei einer gewissen Druckhöhe Hydraulikflüssigkeit in den raum 11 zurückfließen. Dies findet insbesondere dann statt, wenn i@ Hydraulikzylinder 16 ein gewisser Unterdruck bzw. Absaugdruck vorhanden ist. The spring-loaded check valve consists of a ball and a Spring 21. The valve prevents hydraulic fluid from flowing back out of the Room 11 into room 8. But it leaves room 8 again at a certain pressure level Hydraulic fluid flow back into space 11. This takes place especially then instead when i @ hydraulic cylinder 16 a certain negative pressure or suction pressure is present is.

Über eine Leitung 14 kann der Raum 11 vor der Hauptdichtung 5 entlüftet werden. The space 11 in front of the main seal 5 can be vented via a line 14 will.

In Fig. 1 erkennt man auch den Aufbau der Hauptdichtung 5, welche aus einem Kunststoffring 12 besteht, der normaler Weise rechteckig ausgebildet ist und einem diesen umspannendes Ringelement 13, welches den Kunststoffting 12 eine entsprechende Vorspannung erteilt. In Fig. 1 you can see the structure of the main seal 5, which consists of a plastic ring 12 which is normally rectangular and a ring element 13 surrounding this, which the plastic ring 12 a Appropriate preload granted.

Man kann dabei so vorgehen, daß der Kunststoffring 12 aus besonders gut geeietea Kunststoff für Reibbelastung besteht, während das Ringelement 13 eine hohe Andruckkraft vermittelt. One can proceed so that the plastic ring 12 from particularly Well geeietea plastic is made for frictional loading, while the ring element 13 is a conveyed high pressure.

Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß an der Kolbenstange 23 der Hydraulikkolben 17 sitzt, mit der Maßgabe, daß dieser über die Ventile 24 und 25 in seiner Bewegung über die Hydraulikzylinder 16 und 28 steuerbar ist. From Fig. 2 it can be seen that on the piston rod 23 of the hydraulic piston 17 is seated, with the proviso that this via the valves 24 and 25 in its movement can be controlled via the hydraulic cylinders 16 and 28.

In Fig. 1 erkenat man auch, wie i@ besonderen Ausführungsbeispiel die Nebendichtung 6 ein V-förmiges Profil 20 erhalten kann. In Fig. 1 you can also see how i @ special embodiment the secondary seal 6 can have a V-shaped profile 20.

In Fig. 3 ist ein besonderes Ausführungsbeispiel des Kunststoffringes 12 dargestellt, bei dem die Abdruckfläche 18 konkav ausgebildet ist. In Fig. 3 is a special embodiment of the plastic ring 12 shown, in which the impression surface 18 is concave.

In Fig. 4 ist zu erkennen, wie die Andruckfläche 19 des mit Kunststoffringes 12 sägezahnförmigen Profil in Richtung 26 zum Hydraulikzylinder 16 zu ausbildbar ist.In Fig. 4 it can be seen how the pressure surface 19 of the plastic ring 12 sawtooth-shaped profile in the direction 26 to the hydraulic cylinder 16 to be formed is.

Claims

Patent claims

1. Arrangement in particular for sealing the piston rod on one double-acting hydraulic cylinder, characterized in that the sealing point (1) is divided into at least two areas (2, 3), such that in the direction of Cylinder (4) a main pressure receiving main seal (5) arranged iS4e and in the direction of the atmosphere a secondary seal (6) with the proviso that in the housing (7) between the seals (5, 6) a cavity (8) as a collecting space for hydraulic fluid is arranged, which has a spring-loaded check valve (9) and holes (10) with; a space (11) in the housing (7) is connected in front of the main seal (5).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the the Main pressure-absorbing main seal (5) is at least two-part, in such a way that the frictional load is absorbed by a plastic ring (12) while the pressure forces are applied a latter encompassing ring element (13) is generated.

3. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the secondary seal (6) is designed as a lip seal.

4. Arrangement according to claim 2, characterized in that the plastic ring (12) it has a rectangular profile.

5. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the ring (12) absorbing the frictional load is a combination ring made of metal and with this integrated polytetrafluoroethylene or plastics from the group of Copolymers of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene or the like. Is.

6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the check valve (9) is adjustable with regard to the opening pressure.

7. An arrangement according to claim 1, characterized in that at least the space (11) in front of the main seal (5) can be vented.

8. Arrangement according to claim 1 and the following, thereby gekennzeichnot, that between the boaufschlagten by the hydraulic cylinder (15) space (16) and the space (11) a connecting groove (17) is arranged in front of the main seal (5) in the Gehcjuse (7) is.

(1) 9. Arrangement according to claim and the following, characterized by it, that the friction surface (18) of the main seal (12) is concave.

10. Arrangement according to claim 1 and following, characterized in that that the friction surface of the main seal (12) has a sawtooth profile (19).

11. Arrangement according to Ansi> ruch (1) and the following, characterized in that that the secondary seal (6) is profiled in a V-shape in the direction of the pressure side.

12. Arrangement according to claim (1) and the following, characterized in that that the cavity (8) as a collecting space extends to the secondary seal (6), while this is completed in the direction of the main seal (5).

13. Arrangement according to claim (1) and the following, characterized in that that the cross-section of the holes and the barely 11) in front of the main seal (5) is smaller is held as the cross section of the connecting groove (17) between hydraulic cylinders (16) and space (11) in front of the main seal (5).

L e r s e i t e