DE3715607A1

DE3715607A1 - Piston seal and arrangement for pneumatic working cylinder and piston-rod guides

Info

Publication number: DE3715607A1
Application number: DE19873715607
Authority: DE
Inventors: Gottfried Prof Dr Sc Schneider
Original assignee: NEUBAUER T PAEDAGOG HOCHSCHULE
Current assignee: NEUBAUER T PAEDAGOG HOCHSCHULE
Priority date: 1986-05-07
Filing date: 1987-05-10
Publication date: 1988-03-17
Also published as: DD248853A1

Abstract

The invention can be used not only in the area of high-pressure pneumatics in the pressure range from p = 0.4 Mpa, but also for a large number of fluidic media. It can, however, be used advantageously in particular where low wear, freedom from maintenance and oil spray as well as high reliability of working cylinders are required. It can be used for a large number of lip seals and similar seals in unilateral sealing. It is therefore the aim of the invention to make possible low-maintenance operation and high performance with low outlay for manufacturers and users. This is achieved by the lip seals facing one another with their lips and by a distance ring, a disc and a fastening screw being arranged on a piston rod in a working cylinder. A slide guide can also be arranged between the lip seals. The lip seals can be arranged compactly in a tandem-like manner and in numerous pairs. The lip seals with the lips facing one another can also consist of one piece as a seal with a slide guide and be rigidly connected to a support disc, it also being possible for the sealing lips to have angles of inclination which differ from one another.

Description

Die Erfindung ist nicht nur auf dem Gebiet der Hochdruck pneumatik im Druckbereich ab p = 0,4 Mpa anwendbar, sondern für eine Vielzahl fluidischer Medien. Sie ist aber beson ders dort vorteilhaft einsetzbar, wo Reibungsarmut, War tungs- und Ölnebelfreiheit sowie hohe Zuverlässigkeit ge fordert werden. Sie ist für eine Vielzahl von Lippendich tungen und analogen Dichtungen in einseitiger Abdichtung anwendbar.The invention is not only in the field of high pressure pneumatics applicable in the pressure range from p = 0.4 Mpa, but for a variety of fluid media. But it is special it can be used advantageously where there is little friction freedom from oil and mist as well as high reliability be asked. It is for a variety of lips seals and analog seals in one-sided sealing applicable.

Es sind Kolbendichtungen für pneumatische Arbeitszylinder und Kolbenstangenführungen bekannt, bei denen die drei we sentlichen Funktionen "Dichten, Führen und Schmieren" auf verschiedene Weise gelöst werden. Als Dichtungen kommen z. B. reibungsarme filigrane Dichtungen, sogenannte "Z- und W-" Dichtungen verschiedener Formen, als Führungselemente Gleitbänder z. B. PTFE oder Acetale und als Schmierstoff träger und -verteiler zum Beispiel technische Filze, Gewe be und Hohlräume in Dichtungen.They are piston seals for pneumatic working cylinders and piston rod guides known in which the three we essential functions "sealing, guiding and lubricating" be solved in different ways. As seals come z. B. low-friction filigree seals, so-called "Z and W- "seals of various shapes, as guide elements Sliding tapes z. B. PTFE or acetals and as a lubricant carriers and distributors for example technical felts, fabrics be and cavities in seals.

In der Patentschrift Nr. 95 156 (Int. Kl F 16 J 1/00) ist ein selbstdichtender geführter Kolben offenbart, bei dem das Dichten, Führen und Schmieren in der Weise erfolgt, indem der Kolben selbstdichtend ist und aus einem Stück aus ma kromolekularem Werkstoff oder dessen Kombination mit nicht metallischen Einlagen besteht. Auf den beiden druckbeauf schlagten Seiten ist je eine lippenförmig ausgebildete Abdichtwulst mit dazwischen angeordneten ringförmigen Ril len als Führungsringe angeordnet. Die dazwischen befindli chen Vertiefungen dienen als Schmierstoffhaltung.In Patent No. 95 156 (Int. Kl F 16 J 1/00) discloses a self-sealing guided piston, in which the Sealing, guiding and lubrication is done in the manner by the piston is self-sealing and made of one piece from ma cromolecular material or its combination with not metallic inserts. On the two press flipped sides is lip-shaped Sealing bead with annular groove arranged in between len arranged as guide rings. The in between Chen depressions serve as lubricant storage.

In der Auslegeschrift Nr. 26 31 382 B2 (Int. Kl. F 16 J 1/02) ist ein Kolben, insbesondere für einen Pneumatikzylin der beschrieben, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gleitfläche und die von diesen seitlich schräg abstehenden Dichtlippen an einem einstückigen Führungsring angeformt sind, der in Umfangsnuten der beiden Kolbenhälften eingesenkt oder eingesetzt und hier mittels einer formschlüssigen Ver bindung gehalten wird.In the design no.26 31 382 B2 (Int. Kl. F 16 J 1/02) is a piston, especially for a pneumatic cylinder the described, which is characterized in that the Sliding surface and the laterally protruding from it Sealing lips formed on a one-piece guide ring are sunk in the circumferential grooves of the two piston halves or used and here by means of a positive Ver bond is held.

In der Offenlegungsschrift Nr. 29 27 777 (Int. Kl. F 16 J 1/04) wird bei einem Kolben eine preiswerte Schmierung da durch erreicht, indem der Kolbenkörper als ein ein- oder mehrstückiges Kunststoffteil in sich vereint. Das Kunststoff teil ist auf einem Haltebereich der Kolbenstange elastisch aufgeschrumpft.In laid-open publication No. 29 27 777 (Int. Kl. F 16 J 1/04) there is inexpensive lubrication for a piston through achieved by the piston body as a one or multi-part plastic part combined. The plastic part is elastic on a holding area of the piston rod shrunk.

In der Patentschrift WP F 16 J/27 42 367 ist ein reibungs- und wartungsarmer fluidischer Kolben und eine Kolben stangenführung offenbart, indem einerseits auf einer Kolben stange mehrere einen Scheibenkolben bildende scheiben- oder ringförmige Grundelemente und andererseits in analoger Wei se in einer zylindrischen Bohrung in einem Kolbenstangen führungsgehäuse angeordnet sind. Die Grundelemente werden so nach den Regeln der Kombinatorik angeordnet, daß innen und außen am Scheibenkolben bzw. im Kolbenführungsgehäuse ent sprechende Flächen und Hohlräume für die Funktion bzw. Auf nahme von Gleitelementen, Dichtungen, Schmierelementen, Schmierstoffen und Signalelementen entstehen. Die hier auf geführten Kolbendichtungsanordnungen und Kolbenstrukturen haben eine Reihe Nachteile, die wie folgt zusammenfassend beschrieben werden.In the patent specification WP F 16 J / 27 42 367 a friction and low maintenance fluidic pistons and a piston rod guide revealed by one hand on a piston rod several disk or ring-shaped basic elements and on the other hand in analog white se in a cylindrical bore in a piston rod guide housing are arranged. The basic elements are like this arranged according to the rules of combinatorics that inside and ent on the outside of the disc piston or in the piston guide housing speaking surfaces and cavities for the function or opening taking sliding elements, seals, lubricating elements, Lubricants and signal elements are created. The one here guided piston seal arrangements and piston structures have a number of disadvantages, summarized as follows to be discribed.

An pneumatische Kolben werden hohe Anforderungen bezüglich der Dichtungsverhältnisse und einem wartungsarmen Betrieb gestellt. Diesen Anforderungen werden die Bauelemente mit dem genannten strukturellen Aufbau mit Kolben mit von einander abgewandten Dichtlippen durch den hohen Verschleiß der Dichtungen nicht gerecht. Das Aufschrumpfen von Kunststoffteilen oder anderen Materialien auf den Kolben ist kompliziert und bietet keine Garantie für gute Lauf eigenschaften, da die Reibungsenergie relativ groß ist. Durch die Kompaktheit der Kolben ist auch der Aufwand bei Reparaturen umfangreich und teilweise unökonomisch.High demands are made on pneumatic pistons the sealing conditions and low-maintenance operation posed. The components meet these requirements the above-mentioned structural structure with pistons from mutually facing sealing lips due to the high wear the seals do not do it justice. The shrinking of Plastic parts or other materials on the pistons is complicated and does not guarantee good running properties because the friction energy is relatively large. Due to the compactness of the pistons, the effort is also reduced Repairs extensive and sometimes uneconomical.

Es ist das Ziel der Erfindung, die bekannten Mängel zu be seitigen und die Kolbendichtungen und Kolbenstangenführungs strukturen so zu verbessern, daß mit geringem Aufwand für den Hersteller als auch für den Anwender ein wartungsarmes Betreiben mit hohem Nutzeffekt ermöglicht wird.It is the object of the invention to overcome the known shortcomings sided and the piston seals and piston rod guide to improve structures so that with little effort for a low-maintenance for both the manufacturer and the user Operation with high efficiency is made possible.

Die bekannten Lösungen gewährleisten in ihrem Anwendungs bereich zwar die Funktion des Dichtens, Führens und Schmierens, werden aber den höheren Anforderungen, die an pneumatische Bauelemente gestellt werden, nicht immer ge recht.The known solutions ensure their application the area of poetry, leadership and Lubricating, but will meet the higher demands on pneumatic components are not always ge Law.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kolben dichtung und Anordnung für pneumatische Arbeitszylinder und Kolbenstangenführungen zu schaffen, die relativ ein fach struktuiert, gute Gleitführung und Dichtheit sowie eine langzeitige Deponierung des Schmierstoffes in der Struktur des Dichtsystems (Kolben-Kolbenstangenfüh rung) aufweist. Gelöst wird dies dadurch, indem die Lip pendichtungen mit ihren Lippen einander zugewandt und durch ein Distanzstück/Massivkolben, einer Scheibe/Anschlag und einer Befestigungsmutter/Bremskegel auf einer Kolbenstange in einem Zylinderrohr angeordnet sind. Zwischen den einander zugewandten Lippendichtungen kann auch eine Gleitführungs scheibe angeordnet werden. Die Gleitführungen können auch direkt als Absatz eine konstruktive Einheit mit der Dicht lippe bilden. Die Dichtlippen können paarweise, tandem artig oder mehrfach kompakt angeordnet sein. Die Lippen dichtungen, mit den einander zugewandten Lippen, können auch als Lippendichtungspaar aus einem Stück bestehen, wobei die einander zugewandten Lippen gleiche oder unterschied liche Neigungswinkel aufweisen.It is therefore an object of the invention to have a piston Seal and arrangement for pneumatic working cylinders and to create piston rod guides that are relatively one well structured, good sliding and tightness as well a long-term deposit of the lubricant in the Structure of the sealing system (piston-piston rod guide tion). This is solved by the lip with their lips facing each other and through a spacer / solid piston, a disc / stop and a mounting nut / brake cone on a piston rod are arranged in a cylinder tube. Between each other facing lip seals can also be a sliding guide be arranged. The sliding guides can also directly as a paragraph a structural unit with the sealing make lip. The sealing lips can be in pairs, tandem be arranged like compact or several times. The lips seals with their lips facing each other also exist as a pair of lip seals, whereby the lips facing each other are the same or different have incline angles.

Die erfindungsgemäße Lösung soll an nachfolgendem Ausfüh rungsbeispiel erläutert werden. In den Skizzen zeigtThe solution according to the invention should be based on the following Example are explained. In the Shows sketches

Fig. 1 paarweise zueinander angeordnete Lippendichtungen, Fig. 1 one another in pairs disposed lip seals,

Fig. 2 Beispiele zur Anordnung von Lippendichtungen mit verschiedenen Führungen, Fig. 2 shows examples for the arrangement of lip seals with various guides,

Fig. 3 Dichtungssysteme mit verschiedenartigen Dichtungs anordnungen, Fig. 3 sealing systems with various types of sealing arrangements,

Fig. 4 Varianten kompakter Dichtlippenpaare. Fig. 4 variants of compact sealing lip pairs.

Die Verwendung von Lippendichtungen in pneumatischen Ar beitszylindern ist bekannt. Die Anordnung erfolgte aber bisher in der Weise, daß die Lippen der Lippendich tungen voneinander weg zum Druckraum hinwiesen. Das bedeutete auch hohe Anforderungen an die Konstruktion der Zylin der, da durch die Dichtungslippen der Zylinder für den Lippenauslauf etwas länger als der normale Hub sein mußte, d. h. das die Zylinderkonstruktion bisher so gestaltet wer den mußte, daß die Zylinderanschläge die überragenden Lippendichtungen aufnehmen mußten. Auch die Nutzung der Hohlräume in den Dichtungen zur Schmierstoffaufnahme, als Signalgeber oder zur Aufnahme von Schmierstoffträger ist bekannt, führte aber bisher immer noch nicht zu zufrieden stellenden Ergebnissen, da sich am Ende des Zylinders Schmierstoff als Schmierstoffkragen ablagerte, der zur Schmierung nicht mehr zur Verfügung steht. Dagegen arbei tet die erfindungsgemäße Kolbendichtung und Anordnung für pneumatische Arbeitszylinder und Kolbenstangenführungen mit Langzeitschmierstoffdepot (Hohlraum an Dichtlippenpaaren für Fett oder Filz für Öl) und ölnebelfreiem Betrieb zu verlässig.The use of lip seals in pneumatic ar working cylinders is known. The order was made so far in such a way that the lips of the lips pointing away from each other to the pressure chamber. That meant also high demands on the construction of the Zylin the, because through the sealing lips of the cylinder for the Lip spout a little longer than the normal stroke, d. H. that who designed the cylinder construction so far The cylinder stops had to be the outstanding ones Lip seals. Even the use of the Cavities in the seals for lubricant absorption, as Signal generator or for receiving lubricant carrier known, but has not yet led to satisfaction results as there is at the end of the cylinder Lubricant deposited as a lubricant collar, which leads to Lubrication is no longer available. Work against it tet the piston seal and arrangement for pneumatic working cylinders and piston rod guides with Long-term lubricant depot (cavity on pairs of sealing lips for grease or felt for oil) and oil mist-free operation reliable.

Erreicht wird dies dadurch, indem die Lippen 2, 2′ zweier bzw. einer Lippendichtung 1; 1′ nicht gegeneinander, son dern zueinander angeordnet werden. Dabei können sie durch ein Distanzstück 3 oder durch eine Gleitführungsscheibe 8, paarweise tandemartig oder mehrfachpaarweise kompakt in einem Zylinderrohr 7 oder um eine Kolbenstange 6 angeord net sein. Ein besonderer Effekt entsteht auch dadurch, wenn die Dichtlippen 2; 2′ einen unterschiedlichen Nei gungswinkel aufweisen. Bei der Translationsbewegung dich tet z. B. die Lippe 2 ab, während durch den auf sie wirken den Stau wird der Schmierstoff in das Schmierstoffdepot 9 geleitet und die Zylinderwand des Zylinderrohres 7 ge schmiert, während die Lippe 2′ von der Zylinderwand bis auf einen festhaftenden Grenzfilm den Schmierstoff wieder in das Schmierstoffdepot 9 abstreift. Beim Rücklauf des Kolbens übernimmt dann umgekehrt die Lippe 2′ die Funktion der Dichtlippe 2 und die Dichtlippe 2 die Funktion der Dichtlippe 2′. Durch diese wechselseitige Funktionsübertra gung wird die Funktion Dichten und Schmieren sowie Schmierstoffdeponierung ständig erfüllt. Durch die unter schiedliche Dichtungsgeometrie, z. B. die Dichtlippennei gungen, kann die Dichtwirkung, die Schmierung, die Reibung das Haltevermögen des Schmierstoffs und die Zuverlässig keit (Lebensdauer) gezielt gestaltet werden.This is achieved by the lips 2, 2 ' two or one lip seal 1; 1 ' not against each other, son mutually arranged. They can be by a spacer 3 or by a sliding guide plate 8 , in pairs tandem or multiple pairs compact in a cylinder tube 7 or around a piston rod 6 angeord net. A special effect also arises when the sealing lips 2; 2 'have a different inclination angle. In the translation movement z. B. from the lip 2 , while acting on the traffic jam, the lubricant is passed into the lubricant reservoir 9 and lubricates the cylinder wall of the cylinder tube 7 , while the lip 2 ' from the cylinder wall to a firmly adhering boundary film the lubricant back into the Lubricant depot 9 wipes off. When the piston returns, the lip 2 ' then takes over the function of the sealing lip 2 and the sealing lip 2 the function of the sealing lip 2' . This mutual transfer of functions means that the functions of sealing and lubricating as well as lubricant deposition are continuously fulfilled. By under different seal geometry, for. B. the sealing lip conditions, the sealing effect, the lubrication, the friction, the retention of the lubricant and the reliability (service life) can be designed specifically.

Die Kompaktdichtungen können mit und ohne Gleitführung ausgerüstet sein.The compact seals can be used with and without sliding guides be equipped.

Claims

1. Piston seal and arrangement for pneumatic Arbeitszylin and piston rod guides with Langzeitschmierstoffde pot and oil mist-free operation, characterized in that the lip seals ( 1; 1 ' ) with their sealing lips ( 2; 2' ) face each other and by a spacer ( 3 ), a disc ( 4; 4 ' ) and a mounting nut / Bremske gel ( 5 ) on a piston rod ( 6 ) in a cylinder tube ( 7 ) are arranged.

2. Piston seal and arrangement according to claim 1, characterized in that between the mutually facing lip seals lines ( 1; 1 ' ) a sliding guide plate ( 8 ) is arranged.

3. Piston seal and arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the mutually facing lip seals lines tandem or multiple pairs are arranged compactly on a piston rod ( 6 ).

4. Piston seal and arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the lip seals ( 1; 1 ' ) with the mutually facing sealing lips ( 2; 2' ) consist of one piece as a seal with a sliding guide ( 11; 11 ' ) and with a support plate ( 10; 10 ' ) are firmly connected, the sealing lips ( 2; 2' ) to each other also have different angles of inclination ( α ₁ ; α ₂ ).