DE7318583U - Sealing arrangement for hydraulic pistons or piston rods - Google Patents
Sealing arrangement for hydraulic pistons or piston rodsInfo
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_ . Stlltsnburgilr. 1 (Hoehhaut)_. Stlltsnburgilr. 1 (Hoehhaut)
Bankkonto: Glrokeise Stuttgart N>. 2 983 228 Postscheck : Stuttgart 4331 33Bank account: Glrokeise Stuttgart N>. 2,983,228 Postal check: Stuttgart 4331 33
16. Mai 1973May 16, 1973
Buealc + Luyken KG 7 Stuttgart 80 Breitwiesenstr. 27Buealc + Luyken KG 7 Stuttgart 80 Breitwiesenstrasse 27
Die Erfindung betrifft eine Sichtung für hydraulische Kolben oder Kolbenstangen mit einem .Dichtring aus Kunststoff im wesentlichen auf der Polytetrafluoräthylenbasls als Berührungsdichtung zwischen ruhendem und bewegtem ho.ächinenteil und einem den Sicht ring radial spannenden und abdichtenden, gummielastischen Spannring.The invention relates to a sifting for hydraulic Pistons or piston rods with a .Sealing ring made of plastic, essentially on the polytetrafluoroethylene basls as a contact seal between stationary and moving upper surface part and a radially tensioning ring and sealing, rubber-elastic clamping ring.
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let ee erforderlich, da£ eine geringe Leckage bei hin- und hergehender Bewegung aufrechterhalten bleibt. Zur reibung-saracn Abdichtung hin· und herbewegter Kolben undlet ee required because £ a slight leakage and ongoing movement is maintained. For the friction-saracn sealing piston and reciprocating
rerwendet, bestehend au· eine» Kunststoffring mitlm wesentlichen rechteckige« Querschnitt »or Abdichtung de· relatir bewegten Spalt·· swiaohen den suelnander beweglichen Maschinenteilen und einen gummlelastlaehen Hing sur sekundären Abdichtung und Torspannung de· Kunststoffring··· Zum Zweoke der klaren Untersoheidung wird la folgenden der die bewegte Abdichtung bewirkende Kunatrtoffrlng al· Diohtrlngf der radial infolge druokbedlngtor Querpreesung und ttberaÄ&bÄdinster Tcrspeaauag dsa Kuaststeffslag anpreestmde, gumlelastleche Sing al· Spannring beselohnet· IIt is used, consisting of · a »plastic ring with an essentially rectangular« cross-section »or sealing of the · relatively moving gap ·· together with the swirling moving machine parts and a rubber-load layer on the secondary seal and gate tensioning of the · plastic ring ··· For the purpose of clear separation, la following the Kunatrtoffrlng causing the moving seal al · Diohtrlng f the radial as a result of druokbedlngtor transverse pressing and ttberaÄ & bÄdinster Tcrspeaauag dsa Kuaststeffslag anpreestmde, gumlelastleche Sing al · Spannring rewarded · I
Dichtring und Spannring werden in allgemeinen gemeinsam In einer Kut oder Ausnehmung dos aehäuses (als Stangenabdlohtung) bsw· de· Kolben· (al· Kolbenabdlehtumg) angeordnet. ItBT Spannring besteht im allgemeinen aus einem gummlelastisohen Sing mit krelsfdxmigem (O-Blng) oder reohteekförmigem Querschnitt, und seine radiale Symmetrieachse ist in Verlängerung der radialen Symmetrieachse des rechteokförmigen Slohtrings angeordnet. Infolge radialer Torepannung des Spannringe zwischen Nutgnmd und der dem bewegten Dichtepalt gegenüberliegenden äußeren (bei der Stangendlohtung) I bsw, inneren (bei der Kolbendichtung) Mantelfläche desThe sealing ring and the clamping ring are generally arranged together in a groove or recess for the housing (as a rod cover) or the piston (as a piston cover). ItBT clamping ring generally consists of a rubber-elastic Sing with a krelsfdxmigem (O-Blng) or Reohteek-shaped cross-section, and its radial axis of symmetry is arranged as an extension of the radial axis of symmetry of the right-octagonal slope ring. As a result of the radial door tension of the clamping ring between the groove gnmd and the outer (in the case of rod soldering) I bsw, inner (in the case of the piston seal) lateral surface of the
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Slehtrings wird der sekundäre Lookweg swisohen Slohtring und Vutgrund und Slohtrlng rosrsohlossen·Slehtrings becomes the secondary look way swisohen Slohtring and Vutgrund and Slohtrlng rose-closed
Sie jsftktisÄÄ *r*a*üfSKi· h&t »----&> ^aS *i* Heibungswerte eoloher Siehtungskomblnationen ror alles bei» Anfahren und bei kleinen Hubgeschwindigkeiten wesentlich geringer sind ale bei herkömmlichen Sichtungen alt gumlelaetisohen Bertthrfläehen aa bewegten Maeehinentell·Sie jsftktisÄÄ * r * a * üfSKi · h & t »---- &> ^ aS * i * Heibungswerte eoloher vision combinations ror everything at» start-up and at low lifting speeds are much lower, all with conventional sightings old gumlelaetisohen Bertthr faces aa moving Maeehinentell ·
Sie praktiiohe Erfahrung selgte aber auoh, AeS die XoBbination aus Siohtring «it im weeentllehen reehteokigem Quereohnitt und Spannring etwa dasselbe Leelcverhalten wie die herkSasslishen ggssdelastischsn Beruhrttngsdichtungen aufweist f Auoh hier bildet sich bei !^- und hergehender Bewegung infeige der Zähigkeit des absuAiehtenden 7IuIdS im bewegten Siohtspalt eine Sohleppströmung, die su ein«? Sohmierfilmbildung mit seitweiliger Trennung der abdichtenden BerUhrfläohen führt. Infolge der asjrmmetrlsehen Fressungs-▼ertellung in der Bertihrfläch· wird beim Tor- und Silokhub im allgemeinen ein unterschiedlich dicker Sohmierfilm ge« bildet ψ was sur Awfawwiiiytg yon absudlohtendem Fluid am niederdrückeeitige« aide des Bishtspalts und danlt «ur Leokage führt.You but praktiiohe experience selgte AUOH, AeS the XoBbination from Siohtring "it in weeentllehen reehteokigem Quereohnitt and clamping ring about the same Leelcverhalten as the herkSasslishen ggssdelastischsn Beruhrttngsdichtungen has f AUOH here forms when ^ - reciprocating motion infeige the toughness of absuAiehtenden 7IuIdS in the moving Siohtspalt a bottom current that su a «? Sohmierfilmbildung with lateral separation of the sealing contact surfaces leads. As a result of asjrmmetrlsehen Fressungs- ▼ ertel development in the Bertihrfläch · is formed at the gate and Silokhub generally a different thickness Sohmierfilm ge "ψ what Awfawwiiiytg sur yon absudlohtendem fluid at niederdrückeeitige" aide of Bishtspalts and danlt leads "for Leokage.
Aufgabe der rorliegenden Srfinduni; ist est durch eine geeignete formgebung für den Siehtring die leckage beiAbandonment of the lying Srfinduni; Is it t through a suitable shape for the viewing ring that the leakage occurs
Hin- und Herbewegung der Kolbenstange bzw« des Kolbens sau rerringexn, ohne die Reibungswerte zu erhöhen.Back and forth movement of the piston rod or the piston clean rerringexn without increasing the friction values.
Die" ^ird »ash dsr SrflndunÄ d*4ttreh, erreicht, daß der Diohtring zusammen mit dem bewegten Maschinenteil einen zur Hiederdruokseite hin sich unter einem kleinen Winkel öffnenden Spalt bildet, wobei das hoohdruokseitige Sole der den Spalt bildenden Umfangsfläohe des Dichtrings in eine schmale Berührungsfläche mit dem bewegtem Maschinenteil übergeht und daß daran sich hochdruckseitig ebenfalls eine Erweiterung anschließt. The "^ ird" ash dsr SrflndunÄ d * 4ttreh, achieves that the diaphragm ring together with the moving machine part forms a gap opening at a small angle towards the lower pressure side, whereby the hollow side sole of the circumferential surface of the sealing ring forming the gap into a narrow contact surface merges with the moving machine part and that this is also followed by an extension on the high-pressure side.
diese Kombination wird sichergestelltf daß «ine mSgliohst kurze Berühraogexläcbe entsteht und as* hochdruckseitigen An-fang der Berührungsfläche ein möglichst ■teiler Anstieg der Flächenpressung zwischen Dichtring und abzudichtender Stiinge erreichbar ist, während am niederdruckseitigen. End« der Berührungsfläche ein möglichst flacher Abfall der Pläohenpressung eintritt, durch den hinter dem Ende der Berührua|jsfl*che sich zur niederdrückeeitlgen Stirn- _ fläche dee Dichtringee hin mit mögliciist Kl,©inem Winkel er-This combination ensures that f 'ine mSgliohst short Berühraogexläcbe arises and as * high-pressure side of the touchpad to-fang a possible prime ■ increase in surface pressure between the seal and be sealed Stiinge accessible, while the low-pressure side. At the end of the contact surface there is as flat a drop in the plane pressure as possible, through which, behind the end of the contact surface, the sealing ring becomes
j weiternden Keilspaltes· Weiterhin wird die Berührungsflächej widening wedge gap · Furthermore, the contact surface
teilweise Toa radialen Anp-reßdruck dies Fluids und des Spannringes entlastet«partially toa radial contact pressure of this fluid and the clamping ring relieved «
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Innenfläche (bei einer Kolbendichtung die Außenfläche) des Diehtringe konisch ausgebildet und gleichzeitig dit radiale Dicke des Dichtrings so ausgeführt, daß in Verbindung mit dem Elastizitätsmodul des Dichtring-Werkstoffs ein gegenüber der radialen Belastung durch den Spannring ausreichender Ums", ulpwidaratand des Dichtrings vorhanden ist, se entsteht beim Einbau des Dichtrings sowohl die erwünschte schmale Berühr zone ,| als auch die weschrisbsne günstige Prsssungs= verteilung in Verbindung mit dem sich nieder drucke eitig an» nähernd keilförmig öffnenden Spalt· Da bei steigendem Abdichtdruck eine weitere elastische Umetülpbewegung des Dichtrings den Winkel des Keilspalts verkleinert, wird gerade bei 1. her en Drücken der hydrodynamische Hüoktraneport von an der Glaitilächs haftendem Pluid begünstigt.Inner surface (in the case of a piston seal, the outer surface) of the die ring is conical and at the same time the radial thickness of the sealing ring is designed in such a way that, in connection with the modulus of elasticity of the sealing ring material, the sealing ring has a sufficient area against the radial load by the clamping ring, se created during installation of the sealing ring both the desired narrow Berühr zone, | and the weschrisbsne favorable Prsssungs = distribution in connection with the down print eitig to "approaching wedge-shaped gap opening · as with increasing sealing pressure a further elastic Umetülpbewegung of the sealing ring the angle of the If the wedge gap is reduced, the hydrodynamic huoctraneport is favored by the pluid adhering to the glaitilach, especially at the first pressure.
Der erwünschte stelle Anstieg der Flächenpressung am hochdruckseitigen Anfang der Berührfläohe wird durch möglichst scharfkantiges Absetzen an dieser Stelle erzeugt. Die Stelle, en der dieser Absatz angebracht wird, kanu auch von der hoohdruckseltigen Stirnfläche dee Dichtrings abgerüokt und weiter in den Dichtepalt hineingerückt werden. Dabei entsteht auf der Hochdruokeeit· vor der Berührfläch« eine Zone mit einem größeren Spalt, In den der abzudichtende Druck eindringt und dadurch eine üatLtstung der Berührfläohe torn radialen Anprefldruok bewirkt, der Ton der Eigenepannung des Dichtringe, von der übermaßbtdingten Vorpreesung deeThe desired point increase in the surface pressure at the start of the contact surface on the high pressure side is generated by settling as sharp as possible at this point. The point at which this paragraph is attached can also be removed from the high pressure face of the sealing ring and pushed further into the density gap. This creates a zone with a larger gap on the high pressure side in front of the contact surface, into which the pressure to be sealed penetrates and thus causes the contact surface to be deflated by radial contact pressure, the tone of the self-tensioning of the sealing ring, from the excessive pre-pressing
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Spannrings xuid von dem rom Spannring in radialer Richtung übertragenen Dichtdruok erzeugtTension ring xuid from the rom tension ring in the radial direction transmitted Dichtdruok generated
Der Dicht ring wird relativ sn seiner (tagendichtfläche so bemessen, daß die Solbenstange (die Zylinderbohrimg) gegenüber dem Durchmesser am hoehdruokseitigen Ende der sich zur Hiederdruckseite hin erstreckenden konischen Innenfläche (Auöenfläofee) das !Achtringe ein solches Übermaß (Untermaß) aufweist» daß bein Einbau eine im Terhältnis sur axialen Broite des Diehtring» sehr schmale Berührfläche entsteht«The sealing ring is relatively sn of its (day sealing surface dimensioned so that the Solbenstange (the cylinder bore) compared to the diameter at the high pressure side end of the the conical inner surface (outer surface) extending towards the low pressure side, the eight rings have such an oversize (Undersize) shows "that when installed a contact surface which is very narrow in relation to the axial width of the die ring" arises "
In Yersuohen, bei denen ein O-Blng als Spannring verwendet wurde· ergab sieh als ein besonders günstiges Yerhältnis yon Länge zwischen hoohdntckseitiger Stirnfläche des Diehtrings und Anfang der Berührfläche but ftesamtläioge des Diohtrings der Wert 2i5. Der günstige Öffnungswinkel des niederdzuokseitigen Kellepalte lag swisohen 5° und 10°, wenn ein übliches Hydrauliköl abgedichtet wurde· ?ür «ädere fluide ergebeavBioh andere Optimalwerte der genannten Parameter·In Yersuohen, where an O-ring was used as a clamping ring, it was found to be a particularly favorable ratio of the length between the rear face of the Diehtrings and the beginning of the contact surface but total length of the Diohtrings the value 2i5. The favorable opening angle of the Niederdzuokseite trowel gap was swisohen 5 ° and 10 °, if a common hydraulic oil was sealed for other fluids resultBioh other optimal values of the parameters mentioned
Sine weitere günstige Baufora eines Diohtrings ergibt sioh9 wenn die Berührfläche hechdruokseitig anstatt ron eiaem scharfkantigen Absatz durch einen sich eur Hoohdzuekselte hin öffnenden, konisohen Spalt begrenzt wird, dtr im Mittel einen wesezitlioh größeren öffnungswinkel aufweist als derAnother favorable design of a diaphragm ring results in 9 if the contact surface on the hechdruok side instead of a sharp-edged shoulder is delimited by a conical gap opening towards the top, which on average has a significantly larger opening angle than that
7318583 24.87.787318583 24.87.78
Ieilepalt aaf der ITiederdruokeeite. Die Mamtellinle der den hochdruckseitigen Spalt bildenden Rotationsfläche des Sieht* rings kann dabei geradlinig bsw, konkav oder konvex gekrümmt sein« Da durch diese Formgebung der heehdruckseitlge Pressungsgradient in der Berührfläohe beeinflußt werden kann, stellt diese Formgebung ein Mittel dar, mit dem ein bestimmter Dichtring bezüglich der erwünschten Sehmlerfilmdioke optimiert werden kann« Auoh bei dieser Bauf orm entsteht durch den in den hochdruckseitigen Seilspalt eindringenden Druck eine teilweise Entlastung der Bertihrfläche von der radialen Anpreßkraft*Ieilepalt aaf the low pressure side. The Mamtellinle of the den high-pressure-side gap-forming rotational surface of the eye * the ring can be straight, concave or convex. Because of this shape of the heehdruckseitlge Pressure gradient can be influenced in the contact area can, this shape represents a means with which a certain sealing ring can be optimized with regard to the desired Sehmler film dioke «Also with this design, the pressure penetrating into the high-pressure side rope gap results in a partial relief of the operating surface from the radial contact force *
Bei allen Bauformen ergeben sich dann sehr günstige Verhältnisse, also kleine Leckage und geringe Reibungskräftet wenn die eigentliche Seiührsess äwisnhes Disätriag «ad Ve*·With all models are then obtained very favorable conditions, ie small leakage and low friction forces t when the actual Seiührsess äwisnhes Disätriag "ad Ve * ·
im Verhältnis sur axialen Breite desin relation to the axial width of the
Diohtrings «ehr klein ausgeführt wird« Zm drucklosen Zustand liegt dieses Verhältnis in günstigen fallen im Bereich 5 % bis 20 %. Diohtrings “rather small” In the unpressurized state, this ratio is favorable in the range 5 % to 20 %.
Die Lange des hoehdruckseitigea Spalte für den radialen Druckausgleich wird in Abhängigkeit vom erwünschten Verhältnis «wischen Heibung und Leckage variiert und liegt swisväsa und etwa 70 % der axialen Länge de| Diehtrings»The length of the column on the high pressure side for radial pressure equalization is varied depending on the desired ratio between heat and leakage and is swisväsa and about 70 % of the axial length de | Diehtrings »
Wie die Erfindung im einseiften ausftlhrbar 1st» selgen die flg. 1 bis 5 in den Zeichnungen im Schnitt an einer ttangcnabdlohtung·How the invention can be carried out in lathering the flg. 1 to 5 in the drawings in section on one ttangcnabdlohtung
7318583 24.i7.7S7318583 24.i7.7S
In allen Figuren bedeutet ρ, den licfharen, abzudichtenden Druck, pn den im allgemeinen niedereren Druck auf der anderen Seite der Dichtung· Der Dichtring 1 berührt infolge übermaßbedingter Eigenspannung und infolge der aus der Zusammenpressung des Spannrings 2 resultierenden Radialkreft die Oberfläche 3 des relativ zu i^m beweglichen Maschinenteils entlang einer gemeinsamen Berührfläche 4·In all figures, ρ means the light pressure to be sealed, p n the generally lower pressure on the other side of the seal i ^ m moving machine part along a common contact surface 4
Ist die Aohse 1*1 DIE Ho tat ions Symmetrieachse, se handelt es sieh vw eine Kolben&bdichtung, die Achse II-II kennzeichnet hingegen eine Stangenabdichtungc If the axis is 1 * 1 THE Ho tat ions axis of symmetry, it is seen vw a piston seal, the axis II-II, on the other hand, indicates a rod seal c
Die axiale Länge B der Berührfläche 3 ist vorzugsweise sehr klein gegenüber der gesamten axial en Länge des Dichtrings,The axial length B of the contact surface 3 is preferably very small compared to the entire axial length of the sealing ring,
In Fig. 1 weist der Dichtring einen scharfkantigen radialen Absatz 5 auf und auf der Hochdrucks ei te wird auf die Länge D ein (im Verhältnis zu der Sehmierfilmdicke zwinchen den Berührflächen bei Bewegung) verhältnismäßig großer Spalt zwischen der zylindrischen Mantelfläche 6 des Dielrtlrings 1 und der Oberfläche 3 des abzudichtenden Maschinenteils gebildet. In Fig. 1 the sealing ring has a sharp-edged radial shoulder 5 and on the high pressure ei te is on the length D a (in relation to the Sehmierfilmdicke zwinchen the contact surfaces during movement) relatively large gap between the cylindrical surface 6 of the Dielrtlring 1 and the Surface 3 of the machine part to be sealed is formed.
Der Druck p^ dringt ungedrosselt xn diesen Spalt ein und entlastet bis zum Absatz 5 in radialer Richtung die ihm entgegenwirkenden und die Flächenpressung in der BerührflächeThe pressure p ^ penetrates unthrottled xn this gap and relieves the counteracting pressure and the surface pressure in the contact surface up to paragraph 5 in the radial direction
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bestimmenden radialen Kräfte des Dicht ring· 1 und des Spannringe 2. Durch. Variation der Läng« D kann der gewttaaohte G-ϊΉ,ά der ^itlaLStvui^ festgelegt werden. Biese Festlegung iat ein Kompromiß zwisohen Leckage auf der einen Seite und Verschleiß und Reibung der Siohtung auf der anderen Seite und sie hängt damit von den Einsatzbedingungen der Dichtung abο Zwischen Berührfläche und niederdruckseitiger Stirnfläche 7 1st am Dichtring 1 eine Kegelfläche β so angebracht, daß zwischen der Fläche 8 und der Oberfläche 3 ein ei oh In Richtung zur Stirrfläohe 7 hin erweiternder Keilspalt bildet. Der Winkel des Keilspalts ist wegen des eretrebtsn sanften Pressungsabfsile auf der Kiederdruakseits in der bei höhere» Brüsken infolgs £ippbevsgu«s d*· Binlitrings sich vergrößernden Berührfläohe klein und beträgt bei Dichtringen aus Kunststoff vorzugsweise 5° bia 10°.determining radial forces of the sealing ring · 1 and the clamping ring 2. Through. Variation of the length «D can be used G-ϊΉ, ά der ^ itlaLStvui ^ to be set. This fixing There is a compromise between leakage on the one hand and wear and friction of the Siohtung on the other hand and it thus depends on the conditions of use of the Seal abο Between the contact surface and the low-pressure side End face 7 is a conical surface β attached to the sealing ring 1 in such a way that between the surface 8 and the surface 3 an ei oh widening towards the Stirrfläohe 7 Forms wedge gap. The angle of the wedge gap is on the Kiederdruakseits because of the desired gentle pressure drop in the contact area, which increases with higher "bridges as a result of £ ippbevsgu" s d * · binlitrings, and amounts to Sealing rings made of plastic, preferably 5 ° to 10 °.
In Pig, 2 ist die Kontur 9a zwischen der hochdrueks eitigen Stirnwand 10 und der gemeinsamen BerUhrfläche 4 am Dichtring konvex gekrümmt ausgeführt · Der E$tlastungseffekt tritt auch, hier ein. Das hochdruekseitige Ende des Dichtrings hat hier eine gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Ausführung höhere Steifigkeite In Pig, 2 the contour 9a between the high-pressure end wall 10 and the common contact surface 4 on the sealing ring is convexly curved. The relief effect also occurs here. The high pressure-side end of the sealing ring here has a greater rigidity e than in the embodiment shown in FIG. 1
In Pig. 3 wird die Kontur 9b durch eine Kegelfläche mit geradliniger Kantellinie gebildet, wobei der Wiskel wesentlich gßßer als der äußere Winkel ausgeführt wird.In Pig. 3, the contour 9b is formed by a conical surface with a straight cantilever line, the Wiskel being essential is made larger than the outer angle.
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Xn Fig. 4 let die Kontor $o konrex und es ergibt sieh dadurch wieder ein in besug auf eine geringe Schmierfilmdioke bei Bewegung der Oberfläche 5 in Riohtung T ('Forhub) günstiger» scharfkantiger Absats 5a am hoehdruokseitiges Side der Bertlhrfläohe·Xn Fig. 4 let the Kontor $ o konrex and it gives see thereby again in relation to a small lubricating film dioke when moving the surface 5 in direction T ('Forhub) cheaper »sharp-edged paragraph 5a on the hoehdruokseitiges Side of the Bertlhrfläohe
Schließlich kann, etwa aus Gründen der rerteilhaftcn Herstellbarkeit, die Kontur auf der Hoohdruokseite wie in Flg. 5 dargestellt, aus swoi syllndrisohen Absätsen bsw· Ausdrehungen 9d und 9e oder allgemein aus mehreren fell·· stttoken mit stetigen oder unstetigen übergängen bestehen«Finally, for reasons of profitability, for example Manufacturability, the contour on the Hoohdruok side as in Flg. 5 shown, from swoi syllndrisohen Absätsen bsw · Turnings 9d and 9e or generally consist of several fur · · stttoken with continuous or discontinuous transitions «
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