DE3026788A1 - Leakage prevention system between coaxial components - uses higher pressure barrier medium in groove adjacent to fluid chamber - Google Patents
Leakage prevention system between coaxial components - uses higher pressure barrier medium in groove adjacent to fluid chamberInfo
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Abstract
Description
Anordnung zur LeckverhinderungArrangement to prevent leaks
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verhinderung eines Lecks durch einen Spalt zwischen zwei koaxialen durch Fluidkraft gegeneinander verstellbaren Elementen, mit zwei in einem der Elemente mit axialem Abstand voneinander angeordneten und mit Verbindungsleitungen versehenen Ringnuten für die Aufnahme eines einen Schmierfilm in dem Spalt zwischen den Elementen erreichenden Sperrmediums, das einer der Ringnuten zuführbar und aus der anderen abführbar ist.The invention relates to an arrangement for preventing a leak adjustable with respect to one another by fluid force through a gap between two coaxial ones Elements, with two arranged in one of the elements at an axial distance from one another and annular grooves provided with connecting lines for receiving a lubricating film in the gap between the elements reaching the barrier medium, which is one of the annular grooves can be supplied and removed from the other.
Bekanntlich muß zwischen zwei sich gegeneinander bewegbaren Elementen eine die Bewegbarkeit gewährleistende Schmierung sichergestellt werden. Bei koaxialen gegeneinander bewegbaren Elementen,wie z.B. in einem Gehäuse angeordnete hydraulisch betätigbare Stellkolben, wird dies durch einen Schmierfilm erreicht, der in einem engen Spalt zwischen den beiden Elementen ausgebildet wird.It is known that between two mutually movable elements a lubrication guaranteeing mobility can be ensured. With coaxial elements that can be moved relative to one another, e.g. hydraulically arranged in a housing actuatable piston, this is achieved by a film of lubricant in a narrow gap is formed between the two elements.
Bei einer bekannten Anordnung (DE-PS 2 109 502), die den eingangs geschilderten Aufbau besitzt, wird ein unter niedrigem Druck stehendes Sperrmedium der Ringnut zugeführt, die dem mit dem Stellfluid beaufschlagten Raum abgewandt ist, und wird das Sperrfluid in der diesem Raum benachbarten Ringnut gesammelt und abgeführt. Bei einem bestimmten Abstand der beiden Ringnuten, der größer als der Hub des verstellbaren Elements ist, wird verhindert, daß das Hochdruckfluid in dem Raum nach außen austreten kann.In a known arrangement (DE-PS 2 109 502), which the initially has the structure described, a barrier medium under low pressure is used fed to the annular groove facing away from the space acted upon by the actuating fluid is, and the barrier fluid is collected in the annular groove adjacent to this space and discharged. At a certain distance between the two ring grooves, which is greater than the Stroke of the adjustable element is prevented that the high pressure fluid in the Space can escape to the outside.
Bei einer anderen bekannten Anordnung (DE-P S 1 271 552) ist eine einzige Ringnut vorgesehen, der von der Förderpumpe des Stellfluids dieses als Schmiermittel zugeführt wird. Eine besondere Einrichtung zum Abführen des Schmiermittels ist nicht vorgesehen, d.h., daß das Schmiermittel einerseits in den vom Stellfluid beaufschlagten Raum eintreten soll und andererseits nach außen abströmen soll.In another known arrangement (DE-P S 1 271 552) is a only annular groove provided, which is used by the feed pump of the actuating fluid as a lubricant is fed. There is no special device for discharging the lubricant provided, i.e. that the lubricant on the one hand in the acted upon by the actuating fluid Space should enter and on the other hand should flow outwards.
Bei beiden Anordnungen muß mit erheblichen Leckmengen aus dem mit dem Stellfluid beaufschlagten Raum gerechnet werden. Insbesondere bei Stelleinrichtungen, bei denen ein Stellkolben gesteuert von dem Stellfluid beidseitig beaufschlagbar ist, ist auch deshalb die Stellgenauigkeit gering. Abgesehen davon kann sich in diesem Fall in dem jeweils nicht von dem Stellfluid beaufschlagten Raum ein Gegendruck aufbauen, der ebenfalls die Stellgenauigkeit, insbesondere bei großen Stellkolben, die große Massen zu bewegen haben, verringert.With both arrangements must be with considerable leakage from the with the actuating fluid acted upon space can be expected. In particular for actuating devices, in which an actuating piston can be acted upon on both sides in a controlled manner by the actuating fluid is, the positioning accuracy is therefore also low. Apart from that, In this case, a counter pressure in the space not acted upon by the actuating fluid build up, which also improves the positioning accuracy, especially with large positioning pistons, who have to move large masses, decreased.
Es ist also Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, «aß Lecks weitgehend verhindert werden.It is therefore the object of the invention to provide an arrangement of the type mentioned at the beginning To train Art so, “ate leaks are largely prevented.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druck des Sperrmediums höher als der des Stellfluids ist und daß das Sperrmedium der Ringnut zugeführt ist, die dem das Stellfluid aufnehmenden Raum benachbart ist.The object is achieved in that the pressure of the Barrier medium is higher than that of the control fluid and that the barrier medium the annular groove is supplied, which is adjacent to the space receiving the actuating fluid.
Die Erfindung wird durch die Merkmaler der Unteransprüche weitergebildet.The invention is further developed by the features of the subclaims.
Von besonderem Vorteil ist die Erfindung bei beidseitig gesteuert mit dem Stellfluid beaufschlagbaren Stellkolben, da dort die jeweils zur Abfuhr des Sperrmediums dienende Ringnut zu einem Ringraum vereinigt werden kann. Um zu vermeiden, daß bei derartigen beidseitig beaufschlagbaren Stellkolben sich in dem jeweils nicht beaufschlagten Raum zwischen Gehäuse und Stellkolben ein Druck aufbaut, der der Verstellung des Kolbens durch das Stellfluid in de m jeweils anderen Raum entgegenwirkt, ist zweckmäßigerweise eine Druckabbaueinrichtung vorgesehen. Von besonderem Vorteil ist diese Druckabbauvorrichtung durch ein Schieberventil gebildet, das in dem Stellkolben so angeordnet ist, daß es von dem jeweiligen den Stellkolben verstellenden Stellfluid selbst verstellbar ist, derart, daß ein Fluidweg aus dem nichtbeaufschlagten Raum in vorzugswei.9e den Ringraum gebildet ist. Dadurch wird insbesondere bei großen Stellkolben, die große Massen zu bewegen haben, die Stellgenauigkeit erhöht und die Trägheit des Stellkolbens verringert.The invention is particularly advantageous when it is controlled on both sides the actuating fluid can be acted upon by the actuating piston, since there the respective for discharge of the barrier medium serving annular groove can be combined to form an annular space. In order to avoid that with such actuating piston on both sides in the a pressure builds up in each unpressurized space between the housing and the actuating piston, that of the adjustment of the piston by the adjusting fluid in the other space counteracts, a pressure reduction device is expediently provided. from This pressure reduction device is particularly advantageously formed by a slide valve, which is arranged in the actuating piston so that it is of the respective the actuating piston adjusting fluid is adjustable itself, such that a fluid path from the unaffected space is formed in vorzugswei.9e the annular space. This will the positioning accuracy, especially in the case of large actuating pistons that have to move large masses increased and the inertia of the actuating piston reduced.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 schematisch im Schnitt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 2 schematisch im Schnitt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Druckabbaueinrichtung.The invention is based on the exemplary embodiments shown in the drawing explained in more detail. 1 shows a first exemplary embodiment schematically in section the arrangement according to the invention, FIG. 2 schematically in section a second embodiment the arrangement according to the invention with a pressure reduction device.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die beiden gegeneinander verstellbaren koaxialen Elemente einerseits durch einen inneren Stellkolben 8 und andererseits durch ein dieses umgebendes Gehäuse 7 gebildet. Der Stellkolben 8 ist dabei zur Weitergabe der Stellbewegung an eine zu bewegende Masse mit einer oder zwei Kolbenstangen (nicht dargestellt) verbunden, der eine bzw. die beide Stirnwände des Gehäuses 7 durchsetzen. Die Durchführung der Kolbenstangen durch diese Stirnwände ist selbstverständlich ebenfalls zu schmieren, wobei diese Schmierung ebenfalls mit der erfindungsgemäßen Anordnung erfolgen kann.In the illustrated embodiments, the two are against each other adjustable coaxial elements on the one hand through an inner one Control piston 8 and on the other hand formed by a housing 7 surrounding it. Of the The actuating piston 8 is used to pass on the actuating movement to a mass to be moved connected to one or two piston rods (not shown), the one or the pass through both end walls of the housing 7. Implementation of the piston rods through these end walls is of course also to be lubricated, with these Lubrication can also be done with the arrangement according to the invention.
Es ist zu bemerken, daß selbstverständlich der Stellkolben 8 mittels seiner Kolbenstangen ortsfest gehalten werden kann, wobei dann das Gehäuse 7 gegenüber dem Stellkolben 8 verschoben wird, jedoch wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform erläutert, bei der der Stellkolben 8 gegenüber dem (ortsfesten) Gehäuse 7 verstellt wird.It should be noted that, of course, the actuating piston 8 by means of its piston rods can be held stationary, with the housing 7 opposite the actuating piston 8 is moved, however, the invention is based on an embodiment explained in which the actuating piston 8 is adjusted relative to the (stationary) housing 7 will.
Weiter ist zu bemerken, daß die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert wird, die beidseitig beaufschlagbare Stellkolben 8 aufweisen. Die Erfindung ist selbstverständlich auch auf Anordnungen anwendbar, bei denen lediglich eine Seite des Stellkolbens beaufschlagt wird, wie das bei dem erwähnten Fall der Durchführung einer Kolbenstange durch eine Stirnwand des Gehäuses 7 auftritt. Die Rückstellung des Stellkolbens 8 kann in solchen Fällen auf andere Weise, z.B. durch mechanische Rückstellung erfolgen.It should also be noted that the invention is based on exemplary embodiments is explained, which have actuating pistons 8 which can be acted upon on both sides. The invention is of course also applicable to arrangements in which only one Side of the actuating piston is acted upon, as in the case of implementation mentioned a piston rod occurs through an end wall of the housing 7. The provision of the actuating piston 8 can in such cases in other ways, e.g. by mechanical Provision made.
Fig. 1 zeigt einen in einem im wesentlichen symmetrisch ausgebildeten Gehäuse 7 angeordneten ebenfalls im wesentlichen symmetrisch ausgebildeten Stellkolben 8. Der Stellkolben 8 wird in dem Gehäuse 7 mittels eines Stellfluids hin- und herverstellt, das einem der an den Stirnseiten des Gehäuses 7 zwischen diesem und dem Stellkolben 8 ausgebildeten Räumen 5 bzw. 5' gesteuert zugeführt wird. Zur Sicherstellung der Bewegbarkeit des Stellkolbens 8 im Gehäuse 7 und gleichzeitiger Sicherstellung der Abdichtung zwischen den beiden Räumen 5 und 5' ist zwischen dem Gehäuse 7 und dem Stellkolben 8 in dem Bereich zwischen den beiden Räumen 5,5' ein Schmierspalt 6,6' gebildet, der einerseits ausreichend eng ist, damit eine Leckage zwischen den beiden Räumen 5,5' vermieden ist, und der andererseits ausreichend groß ist, damit ein Schmierfilm bei allen Temperatur- und Druckbedingungen gewährleistet ist. Zur Aufrechterhaltung der Schmierung und zur Verringerung der Leckmengen wird ein Schmier- oder Sperrmedium in den Schmierspalt 6,6' eingeführt.Fig. 1 shows one in a substantially symmetrical design Housing 7 also arranged essentially symmetrically designed actuating piston 8. The actuating piston 8 is moved back and forth in the housing 7 by means of an actuating fluid, one of the at the end faces of the housing 7 between the latter and the actuating piston 8 trained spaces 5 or 5 'is supplied controlled. To ensure the Mobility of the actuating piston 8 in the housing 7 and at the same time ensuring the Sealing between the two spaces 5 and 5 'is between the housing 7 and the actuating piston 8 in the area between the two spaces 5, 5 'a lubricating gap 6,6 'formed, which on the one hand is sufficiently narrow to allow leakage between the two spaces 5.5 'is avoided, and on the other hand is sufficiently large so that a lubricating film is guaranteed under all temperature and pressure conditions. To the To maintain the lubrication and to reduce the leakage, a lubricating or barrier medium introduced into the lubrication gap 6,6 '.
Zu diesem Zweck sind nahe den Räumen 5,5' in dem Gehäuse 7 erste Ringnuten 4,4' ausgebildet, denen das Sperrmedium zugeführt wird, wobei das Sperrmedium in einem Ringraum 16, das etwa mittig in dem Gehäuse bzw. mittig bezüglich der Mittellage des Stellkolbens 8 in dem Gehäuse 7 ausgebildet ist gesammelt und aus diesem- über eine Verbindungsleitung 15 abgeführt wird.For this purpose, near the spaces 5, 5 'in the housing 7 are first annular grooves 4,4 ', to which the barrier medium is fed, the barrier medium in an annular space 16 which is approximately in the middle of the housing or in the middle with respect to the central position of the actuating piston 8 is formed in the housing 7 and collected from this over a connecting line 15 is discharged.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel stammen das Sperrmedium und das Stellfluid aus der gleichen Quelle Q bzw. Q', d.h., daß über die Leitung 15 zu dem Behälter abgeführt werden kann, aus dem Pumpen der Quellen Q bzw. Q' &' fördern.In the illustrated embodiment, the barrier medium originate and the actuating fluid from the same source Q or Q ', i.e. that via the line 15 can be discharged to the container, from which the sources Q or Q '&' are pumping support financially.
Das von der Quelle Q stammende Medium strömt einerseits über eine Zuführleitung 1 zu einer Drossel 2 und von dieser in den Raum 5 zur Verstellung des Stellkolbens 8 und strömt andererseits über eine Zuführleitung 3 zur Ringnut 4. Die Versorgung des Raumes 5' und der Ringnut 4' erfolgt in analoger Weise von einer Quelle Q' über eine Zuführleitung 1' und eine Drossel 2' bzw. über eine Zuführleitung 3'. Das heißt also, daß das Sperrmedium in der Ringnut 4,4' unter höherem Druck steht, als das dem Raum 5 bzw. 5' zugeführte Stellfluid. Der Druckunterschied ist selbstverständlich so ausgehend von den Abmessungen des Schmierspaltes 6 bzw. 6' bemessen, daß das Sperrmedium in keinem Fall in den beaufschlagten Raum 5 bzw. 5' eintreten kann.The medium originating from the source Q flows on the one hand over a Feed line 1 to a throttle 2 and from there into space 5 for adjustment of the actuating piston 8 and, on the other hand, flows via a supply line 3 to the annular groove 4. The supply of the space 5 'and the annular groove 4' takes place in an analogous manner from a source Q 'via a supply line 1' and a throttle 2 'or via a supply line 3 '. This means that the barrier medium in the annular groove 4,4 'under higher pressure stands than the adjusting fluid supplied to the space 5 or 5 '. The pressure difference is of course, based on the dimensions of the lubrication gap 6 or 6 ' dimensioned so that the barrier medium in no case enters the pressurized space 5 or 5 ' can occur.
Die Dimensionierung ist andererseits auch so, daß das Stellmedium in dem beaufschlagten Raum 5 bzw. 5' nicht so in den Schmierspalt 6 bzw. 6' eindringen kann, daß es aus dem jeweiligen Raum 5 bzw. 51 abgezogen wird.On the other hand, the dimensioning is also such that the actuating medium in the acted upon space 5 or 5 'not so in the lubrication gap 6 or 6 'can penetrate that it is withdrawn from the respective space 5 or 51.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel könnte in dem jeweils nichtbeaufschlagten Raum 5' bzw. 5 sich ein Gegendruck aufbauen, wenn keine geeigneten Maßnahmen zu dessen Abbau vorgesehen sind. Dadurch würde die Stellgenauigkeit des Stellkolbens verschlechtert werden, insbesondere bei großen Stellkolben, die große Massen zu bewegen haben.In the embodiment shown in Fig. 1 could in the in each case, space 5 'or 5 that is not acted upon, a counterpressure builds up if none suitable measures are provided for its dismantling. This would improve the positioning accuracy of the actuating piston are deteriorated, especially in the case of large actuating pistons that have to move large crowds.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung einer derartigen Druckabbaueinrichtung ist in Fig. 2 dargestellt.A particularly advantageous embodiment of such a pressure reduction device is shown in FIG.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Stellkolben 8 stirnseitige Vertiefungen 18 bzw. 18' auf, derart, daß der die beiden Räume 5,5' trennende Abschnitt 9 vergleichsweise dünnwandig ist. In diesem Abschnitt 9 ist ein Schiekrventil 10 als Druckabbaueinrichtung für den jeweils nicht von dem Stellfluid beaufschlagten Raum 5' bzw. 5 vorgesehen. Das Schiehrventil 10 weist einen in einer Druchgangsöffnung 12 im Abschnitt 9 hin-und herbewegbaren Ventilkörper 11 mit zwei kopfseitigen Kolbenteilen und einem diese verbindenden mittleren Stangenteil auf. Der Bewegungsweg des Ventilkörpers 11 in der Durchgangsöffnung 12 ist selbstverständlich durch (nicht dargestellte)Anschläge begrenzt. Weiter sind für jede der Endlagen Bohrungen 13 bzw. 13' vorgesehen, über die der jeweilige nichtbeaufschlagte Raum 5' bzw. 5 mit dem um den verbindenden Stangenteil in der Bohrung 12 gebildeten Raum verbindbar ist. Es sind weitere Bohrungen 14, 14' vorgesehen, die diesen Raum für die jeweils gleiche Endstellung des Ventilkörpers 11 mit dem Ringraum 16 und damit mit der Abführleitung 15 verbinden. Der Ventilkörper 11 des Schieberventils 10 wird von dem Stellfluid in dem beaufschlagten Raum 5,5' in die jeweils entfernt von diesem Raum 5,5' liegende Endstellung verschoben, derart, daß Fluid in dem nichtbeaufschlagten Raum 5',5 über die Bohrungen 13',14', 13,14 in den Raum 16 und damit über die Zuführleitung 15 in den Behälter abfließen kann. Gleichzeitig ist jedoch die Schmierung über die Ringnuten 4,4' und die Schmierspalte 6,6' gewährleistet. Somit erfolgt die Beaufschlagung des Stellkolbens 8 ohne Aufbau eines Gegendruckes und bei äußerst geringem Leck ausschließlich von einer Seite.In the embodiment shown in FIG. 2, the actuating piston 8 frontal recesses 18 and 18 'on, in such a way that the two spaces 5.5' separating section 9 is comparatively thin-walled. This section 9 is a slider valve 10 as a pressure reduction device for each not of the control fluid acted upon space 5 'or 5 is provided. The slide valve 10 has one in one Through opening 12 in section 9 reciprocable valve body 11 with two head-side piston parts and a connecting middle rod part. The path of movement of the valve body 11 in the through opening 12 is self-evident limited by stops (not shown). Next are for each of the end positions Bores 13 and 13 'are provided through which the respective non-pressurized space 5 'or 5 with the space formed around the connecting rod part in the bore 12 is connectable. There are further bores 14, 14 'provided that this space for the same end position of the valve body 11 with the annular space 16 and thus Connect to the discharge line 15. The valve body 11 of the slide valve 10 is of the actuating fluid in the acted upon space 5.5 'in each away from this Space 5.5 'shifted end position, such that fluid in the non-pressurized Space 5 ', 5 via the bores 13', 14 ', 13, 14 into the space 16 and thus via the supply line 15 can flow into the container. At the same time, however, the lubrication is on the Annular grooves 4,4 'and the lubrication gap 6,6' guaranteed. Thus, the admission takes place of the actuating piston 8 without building up a counter pressure and with an extremely low leakage only from one side.
Zur Sicherstellung der Schmierung in beiden Schmierspalten 6 und 6' sind die Ringnuten 4,4' bzw. deren Zuführleitungen im Gehäuse über eine Leitung 20 miteinander verbunden, wobei dann in den Zuleitungen 3 bzw. 3' Rückschlagventile 19 bzw. 19' mit der dargestellten Wirkungsrichtung angeordnet sind, die verhindern, daß Sperrmedium, das der Ringnut 4,4' der nichtbeaufschlagten Seite der Gesamtanordnung zugeführt wird über die jeweilige Zuführleitung 3,3', die Zuführleitung 1,1' und die Drossel 2,2' in den nichtbeaufschlagten Raum 5,5' gelangt.To ensure lubrication in both lubrication gaps 6 and 6 ' are the annular grooves 4,4 'or their supply lines in the housing via a line 20 connected to each other, then in the supply lines 3 and 3 'check valves 19 or 19 'are arranged with the direction of action shown, which prevent that barrier medium that of the annular groove 4,4 'of the non-exposed side of the overall arrangement is supplied via the respective supply line 3, 3 ', the supply line 1, 1' and the throttle 2.2 'enters the non-pressurized space 5.5'.
Während bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die Beaufschlagung der beiden Räume 5,5' von getrennten Quellen Q,Q' erfolgt, erfolgt die Versorgung der beiden Räume 5,5' bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei spiel von einer gemeinsamen Quelle Q über eine Steuereinrichtung 17, die als 4/3-Wegeventil dargestellt ist.While in the embodiment shown in Fig. 1, the application of the two rooms 5, 5 'takes place from separate sources Q, Q', the supply takes place the two spaces 5.5 'in the Ausführungsbei shown in Fig. 2 game of one common source Q via a control device 17, which is shown as a 4/3-way valve is.
Für die Steuereinrichtung 17 sowie für eine die Quellen Q,Q' gemäß Fig. 1 ansteuernde Steuereinrichtung ist jedoch lediglich wesentlich, daß nur einer der Räume 5,5' mit dem Stellfluid beaufschlagt wird.For the control device 17 and for one of the sources Q, Q 'according to FIG Fig. 1 driving control device is only essential that only one the spaces 5.5 'is acted upon with the actuating fluid.
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |