DE2747332C3

DE2747332C3 - Kolbenringanordnung, insbesondere für Kolben pneumatischer Arbeitszylinder

Info

Publication number: DE2747332C3
Application number: DE2747332A
Authority: DE
Inventors: Kurt 7300 Esslingen Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1977-10-21
Filing date: 1977-10-21
Publication date: 1981-10-01
Also published as: US4244280A; DE2747332A1; GB2006389B; GB2006389A; DE2747332B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenringanordnung, insbesondere für Kolben pneumatischer Arbeitszylinder, mit einer Ringnut am Kolbenumfang, in der ein einstückiger äußerer Führungs- und Dichtungsring aus Kunststoff sowie ein auf den Führungs- und Dichtungsring radial nach außen einwirkender, sich am Nutgrund abstützender einstückiger Auflagering aus elastischem Material angeordnet sind, wobei der Führungs- und Dichtungsring mehrere in axialer Richtung aufeinanderfolgende, am Innenumfang des Zylinders anliegende, mit axialem Abstand zueinander angeordnete Führungsringpartien besitzt, die jeweils eine scheibenartige Dichtleiste bilden und zwischen sich vertiefte Zwischenräume enthalten, durch die eine scharnier- oder gelenkartige Verbindung zwischen den jeweils angrenzenden Führungsringpartien gebildet wird.

Es sind bereits Kolbenringanordnungen der hier in Frage stehenden Art bekannt geworden, bei denen ein flacher Führungs- und Dichtungsring, der im Querschnitt die Gestalt eines länglichen Rechtecks hat. in einer Nut am Kolbenumfang sitzt und hierbei unter der Wirkung eines O-Ringes oder eines sogenannten Quadringes steht, der bestrebt ist, den Führungs- und Dichtungsring radial nach außen zu drücken. Solche Ringe übenj wie sich schon aus ihrem Namen ergibt, einerseits eine Fühfungsfunktion — def Kolben wird im Zylinder geführt — aus, andererseits haben sie auch eine Abdichtungsfunktion, indem sie die beiden Räume, die durch den Kolben voneinander getrennt sind, gegeneinander abdichten. Bei diesen bekannten Anordnungen ist jedoch die Abdichtung nicht optimal, ganz abgesehen davon, daß der Führungs- und Dichtungsring ein starres Gebilde darstellt, das sich u. U. verkanten kann, so daß die Abdichtung noch weiter in Frage gestellt und auch die Führungsfunktion nicht mehr einwandfrei erfüllt wird. Bei anderen bekannten Anordnungen sind am Kolben zwei separate Ringe vorgesehen, nämlich einerseits ein Dichtungsring und andererseits ein Führungsring. Hier ist jedoch der Aufwand zu groß.

ίο Man hat deshalb auch schon mit der CH-PS 4 61 2OJ eine Koibenringanordnung der hier in Frage stehenden Art vorgeschlagen, die außen einen Führungs- und Dichtungsring besitzen, der zwar einstückig ist, aber durch in Abstand voneinander angeordnete vertiefte

ii Z-vischenräume in einzelne aufeinanderfolgende, scharnier- oder gelenkartig miteinander verbundene Führungsringpartien unterteilt ist, und die weiterhin innen einen sich am Nutgrund abstützenden Auflagering aus elastischem Material aufweisen, der den Führungs- und Dichtungsring radial nach außen drückt. Auch bei dieser bekannten .Anordnung ist jedoch eine einwandfreie Abdichtung und Führung nicht gewährleistet, einmal weil die Außenflächen des Führungs- und Dichtungsrings nicht in einer einzigen Ebene enthalten sind, und zum anderen auch deswegen nicht, weil wegen der Form des Auflagerings eine Anpassung an evtl. Unebenheiten in dir Zylinderinnenwandung nicht möglich ist. Dies trifft im wesentlichen auch für die Anordnung nach dem DE-GM 69 37 506 zu, bei der der

JO einstückige Außenring aus gewebeverstärktem Material, der nicht durch Vertiefungen oder Nuten unterteilt ist und demzufolge kaum in sich elastisch ist, im mittleren Bereich eine nach außen gerichtete Wölbung mit einer Schmiermilteltasche aufweist, während der Innenring sich ebenfalls nicht oder kaum an evtl. Unebenheiten in der Zylinderinnenwandung anpassen kann.

Die Erfindung will hier Abhilfe finden und hat sich zu diesem Zweck die Aufgabe gestellt, e· ie Kolbenringan-Ordnung für Kolben druckluftbetriebener Zylinder, insbesondere im Niederdruckbereich, zu schaffen, bei der in einfacher, kostengünstiger Bauweise bei möglichst geringer Reibung sowohl eine gute Führung, als auch eine gute Abdichtung — selbst bei unebenen oder

*"> unrunden Zylinderl.iufflächen — erreicht wird.

Zu dem oben genannten Zweck ist gemäß der Erfindung bei der neuen Kolbenringanordnung vorgesehen, daß die scheibenartigen Dichtleisten des Führungs- und Dichtungsringes ebene Außenflächen mit einer gemeinsamen Umhüllenden aufweisen und daß der elastische Auflagering den Führungs- und Dichtungsring annähernd über seine ganze Länge unterstützt und aus mehreren, in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Auflagepartien besteht, die je-

">"> weils durch dünnere Stege miteinander verbunden sind.

Der neue Kolben hat infolge der Verwendung der

neuen Kombination von Dichtungs- und Führungsring und Auflagering in ihrer neuartigen Gestaltung den Vorteil einer besseren Abdichtung, weiterhin den Vorteil, daß sich der Ring besser an Unebenheiten in der Zylinderwand und an Durchmesserunterschieden am Zylinderrohr anpassen kann, und schließlich auch noch

den Vorteil, daß er wegen seiner öröße und Weite eine bessere Führungsfunktion ausführen kann, Die Tatsaehe, daß ein einstückiger Kolbenring vorgesehen ist, der

sich praktisch über die ganze axiale Länge des Kolbens erstreckt, ergibt eine große Führungsfläche, ein

Verkippen wird vermieden. Die Ausnehmungen zwi-

sehen den Führungspartien bringen mit sich, daß trotz einer großen Führungsfläche die Reibung nur klein ist, außerdem erlauben sie die Verwendung von steifen Kunststoffen mit niederen Reibungskoeffizienten, zudem wird noch die Dichtheit erhöht, da sich ^r> gewissermaßen eine Labyrinthdichtung ergibt. Die Schwächungsstellen zwischen den Führungsringpartien und zwischen den Auflageringpartien erlauben eine Anpassung an Unebenheiten der Zylinderinnenwandung, sie stellen gewissermaßen Gelenke dar, welche die in Geschmeidigkeit der gesamten Anordnung zur Folge haben. Die Form des Auflagerings stellt sicher, daß alles gut vorgespannt und radial beweglich ist, so daß ein radiales Ausweichen des Führungs- und Dichtungsrings bei Unebenheiten des Zylinders möglich ist. Die is einstückige Ausbildung beider Ringe ergibt eine einfachere Herstellung und eine größe Dichtheit. Insgesamt handelt es sich also bei der neuen Anordnung um eine mehrfache kolbenringartige, gewissermaßen mäanderartig wirkende Abdichtung, die zwischen den einzelnen .Spaltdichtungen jeweils Zwischenräume aufweist, die zur geometrischen Verjüng- ng cies Materialquerschnitts in solcher Weise dienen, daß eine scharnier- oder gelenkartige und damit in radialer Richtung nachgiebige Funktion der einzelnen Dichtlei- ίί sten gewährleistet ist, was eine optimale Abdichtwirkung mit sich bringt, wobei auch noch die Führung durch die Form des Führungs- und Dichtungsrings verbessert wird. Hierbei kann z. B. auch noch vorgesehen sein, daß die Zwischenräume zwischen den Ringpartien als Schmierstoffreservoir dienen, wobei der Führungs- und Dichtungsring aus einem Kunststoffmaterial mit Gleiteigenschaften, z. B. aus einem Polyacetal oder aus einer Legierung zwischen Teflon und Kohlenstoff bestehen kann, so daß die neue Kolbenringanordnung nicht nur » gut abdichtet, sondern gleichzeitig auch gute Gleiteigenschaften aufweist und Führungsfunktion übernimmt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die einzelnen Auflageringpartien O-ringartig ausgebildet sind und die beiden äußern Auflageringpartien den axialen Endbe- -to reichen des Führungs- und Dichtungsringes gegenüberliegen. Eine solche neue Anordnung bringt den Vorteil mit sich, daß sich nunmehr der Führungs- und Dichtungsring infolge seiner großen axialen Erstrekkung und infolge dessen, daß er an beiden axialen Enden « elastisch abgestützt wird, nicht mehr erkanten kann, so daß besonders gute Gewähr dafür vorhanden ist. daß der Kolben gut und zuverlässig geführt ist, während die O-ringartige Ausbildung der Auflageringpartien für einwandfreie Abdichtung "Orgt. w

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung in einer Seitenansicht in einem axialen Schnitt gezeigt.

Bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kolben mit 1 bezeichnet, die Kolbenstange mit 2, der Kolben besitzt eine Halterungspartie }. außerdem ist noch eine Halterungsscheibe 4. z. B. aus Stahl, vorgesehen, die mit der Halterungspartie 3 eine Nute oder Ausnehmung 5 umschließt, in der der Führungs· und Dichtungsring 7 geführt ist. Die Zylinderwand ist bei 6 dargestellt.

Der Kolben trägt den oben erwähnten Führungs- und Dichtungsring 7, der in der ringnutartigen Ausnehmung 5 am Kolbenumfang untergebracht ist, und einen elastischen Aüflagering 8, der die Aufgabe hat, den Führungs- und Dichtungsring in radialer Richtung nach außen zu drücken,

Der Führungs· und Dichtungsring besitzt mehrere)

z. B. fünf, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach der Zeichnung, in axialer Richtung aufeinanderfolgende vorspringende, jeweils eine Dichtleiste bildende Führungspartien 9, 10, 11, 12, 13, die am Innenumfang des Zylinders anliegen und jeweils iür sich eine scheibenartige Dichtleiste bilden und die zueinander parallel sind und in radialer Richtung gesehen gleich weit vorstehen. Diese Dichtleisten oder Führungsringpartien stehen im übrigen auch gegenüber der Halterungspartie 3 und der Halterungsscheibe 4 am Kolben vor, wobei ihre ebenen Außenflächen in einer gemeinsamen Umhüllenden enthalten sind, die annähernd mit der Zylinderinnenwand zusammenfällt und zylindrische Gestalt hat. Zwischen den Führungsringpartien sind jeweils vertiefte Zwischenräume oder Ausnehmungen 15, 16, 17, 18 vorgesehen, die nach außen (bei iSa) offen sind und innen eine einem Kreisbogen folgende Kontur {18b) haben und die einerseits als Schmierstoffreservoir dienen und andererseits bewirken, daß jeweils zwei aufeinanderfolgende Ringpartien 9 und 10 bzw. 10 und 11 bzw. 11 und 12 bzw. 12 und 13 jewnis durch nach Art eines Scharniers oder Gelenkes wirkenue geschächte Stellen 20,21,22,23 miteinander verbunden sind, so daß sich insgesamt ein flexibles Gebilde ergibt, dai sich leicht irgendwelchen Unebenheiten der Zylinderwand oder iigendwelchen Durchmesserunterschieden am Zylinderrohr anpassen kann, indem Teile des Ringes sich flexibel radial nach außen oder nach innen verschieben und verschwenken können. Dieser Führungs- und Dichtungsring besteht aus einem Kunststoffmaterial mit Gleiteigenschaften, z. B. aus einem Polyacetal, er kann ζ B. aus einer Legierung von Teflon und Kohlensioff bestehen.

Abgesehen von allem anderen bringt die neue Anordnung eine bessere Abdichtung als alle vergleichbaren Anordnungen der hier in Frage stehenden Art mit sich. Diese bessere Abdichtungswirkung geht zum Teil auch auf die Gestalt des elastischen Auflageringes 8 zurück, der seinerseits aus mehreren — bei dem m der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind es dre¹ — in axialer Richtung aufeinanderfolgenden O-ringartigen Auflageringpartien 24, 25, 26 besteht, die jeweils durch dünnere Stege 27, 28 — ihre Dicke kann z. B. dem halben Durchmesser der Auflager: igpartien entsprechen — miteinander verbunden sind und von denen die äußeren Auflageringpartien 24 und 26 den axialen Endbereichen Ta und Tb des Führungs- und Dichtungsringes gegenüberliegen. Diese jeweils annähernd zylindrische Kontur besitzenden Auflageringpartien reichen in axialer Richtung von Seite zu Seite der Nut und stützen sich einerseits am Nutengrund Sa ab, andererseits dienen sie zur Auflagerung des Führung; und Dichtungsringes. Der Auflagering besteht aus federnd weichem Kunststoffmaterial, es ergibt sich hierbei eine ideale Federungswirkung für den Führungsund Dichtungsring.

Wenn die Anordnung so getroffen ist, daß der Führungs- und Dichtungsring und der Auflagering gleiche axiale Länf«; besitzen, wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, und sich in axialer Richtung über einen Betrag erstrecken, der Wesentlich größer als derjenige vergleichbarer Ringe bekannter Art ist, z. B. 2--3 mal so groß, so Wird auf diese Weise einerseits die Abdichtungswirkung erhöht, andererseits wird die Führungsfunktion verbessert, v/eil nunmehr eine breite Auflage vorhanden ist, was im übrigen auch dazu beiträgt, daß die Beanspruchung des Ringes geringer ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 27 47

1. Koibenringanordnung, insbesondere für Kolben pneumatischer Arbeitszylinder, mit einer Ringnut am Kolbenumfang, in der ein einsiückiger äußerer Führungs- und Dichtungsring aus Kunststoff sowie ein auf den Führungs- und Dichtungsring radial nach außen einwirkender, sich am Nutgrund abstützender einstückiger Auflagering aus elastischem Material angeordnet sind, wobei der Führungs- und Dichtungsring mehrere in axialer Richtung aufeinanderfolgende, am Innenumfang des Zylinders anliegende, mit axialem Abstand zueinander angeordnete Führungsringpartien besitzt, die jeweils eine scheibenartige Dichtleiste bilden und zwischen sich vertiefte Zwischenräume enthalten, durch die eine scharnier- oder gelenkartige Verbindung zwischen den jeweils angrenzenden Führungsringpartien gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenartigen Dichtleisten (9, 10, 11, 12, 13) des Führungs- und Dichtungsringes (7) ebene Außenflächen mit einer gemeinsamen Umhüllenden aufweisen und daß der elastische Auflagering (8) den Führungs- und Dichtungsring annähernd über seine ganze Länge unterstützt und aus mehreren, in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Auflagepartien (24, 25, 26) besteht, die jeweils durch dünnere Stege (27,28) miteinander verbunden sind.

2. Kolbenringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Auflageringpartien (2*. 25, 26) O-ringartig ausgebildet sind und die beiden äußeren Auflageringpartien (24, 26) den axialen Endbereichen g<:s Führungs- und Dichtungsringes (7) gegenüberliegen.