DE3413927A1

DE3413927A1 - Piston seal

Info

Publication number: DE3413927A1
Application number: DE19843413927
Authority: DE
Inventors: Roy Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Edlund
Original assignee: Busak and Luyken GmbH and Co
Current assignee: Busak and Luyken GmbH and Co
Priority date: 1983-04-16
Filing date: 1984-04-13
Publication date: 1984-10-25

Abstract

When a piston (6) operates in a cylinder (7) at high pressure, the high pressure may lead to a radial expansion of the cylinder (7). In a piston seal with an axially split piston ring (1) made of hard material and inserted into a groove in the piston (6) as the primary sealing element and a rubber-elastic clamping ring (3) as a secondary sealing element sealing off the piston ring (1) in the groove, a tough-elastic plastics ring (2) is inserted between the piston ring (1) and the clamping ring (3), protecting the clamping ring (3) from damage in the region of the gap in the split piston ring (1) when the width of the gap changes due to expansion of the cylinder at high pressure. <IMAGE>

Description

KolbendichtungPiston seal

Die Erfindung betrifft eine Kolbendichtung mit einem in eine Nut des Kolbens eingelegten Primär-Dichtelement in Form eines axial geschlitzten Kolbenringes aus hartem Material und einem Sekundär-Dichtelement in Form eines den Kolbenring in der Nut abdichtenden, gummielastischen Spannringes.The invention relates to a piston seal with a in a groove of the Piston-inserted primary sealing element in the form of an axially slotted piston ring Made of hard material and a secondary sealing element in the form of a piston ring rubber elastic clamping ring sealing in the groove.

Kolbendichtungen der vorstehend genannten Art werden gewöhnlich dann verwendet, wenn zwischen Kolben und Zylinder ein relativ großer Spalt besteht. Die Anordnung eines großen Spaltes ist beispielsweise dann erforderlich, wenn das abzudichtende Medium stark verschmutzt ist, so daß andernfalle die Gefahr bestUnde, daß feste Schmutzteilchen in einem engen Spalt die Oberfläche von Zylinder und/oder Kolben beschädigen. Weiterhin kann es zu einer Vergrößerung des Spaltes zwischen Kolben und Zylinder auch dann kommen, wenn eich der Zylinder unter einem sehr hohen Mediumdruck aufweitet.Piston seals of the type mentioned above are usually then used when there is a relatively large gap between the piston and cylinder. the Arrangement of a large gap is required, for example, when the area to be sealed Medium is heavily soiled, so that otherwise there is a risk of solid Dirt particles in a narrow gap the surface of the cylinder and / or piston to damage. Furthermore, the gap between the pistons can increase and cylinders also come when the cylinder is under a very high medium pressure expands.

Da gerade bei hohem Druck und relativ großem Spalt zwischen Kolben und Zylinder die Gefahr besonders groß ist, daß elastische Dichtungsringe in den Spalt zwischen Kolben und Zylinder hineingedrückt werden, weist eine solche Kolbendichtung als Primär-Dichtelement einen Kolbenring aus hartem Material mit hohem Scherwiderstand auf. Ein solcher Ring muß axial geschlitzt sein, damit er sich einwandfrei an die Zylinderwand anlegen und ggf. auch Durchmesserschwankungen folgen kann, die bei Druckschwankungen im abzudichtenden Medium auftreten können. Bei der Anpassug an wechselnde Zylinderdurchmesser findet eine abwechselnde Aufweitung und Verengung des Schlitzes im Kolbenring statt. Hierdurch können wiederum Beschädigungen am gummielastischen Spannring hervorgerufen werden, der die Tendenz hat, unter der Wirkung des Mediumdruckes etwas in den Axialspalt des Kolbenringes einzudringen.Because especially at high pressure and a relatively large gap between the pistons and the risk of elastic sealing rings in the cylinder is particularly great Gap between piston and Cylinder are pushed in, has such a piston seal as a primary sealing element a piston ring made of hard material with high shear resistance. Such a ring must be axially slotted so that he fits perfectly against the cylinder wall and possibly also diameter fluctuations can follow, which can occur with pressure fluctuations in the medium to be sealed. When adapting to changing cylinder diameters, there is an alternating expansion and narrowing of the slot in the piston ring takes place. This in turn can cause damage be caused on the rubber elastic clamping ring, which has the tendency under the Effect of the medium pressure to penetrate somewhat into the axial gap of the piston ring.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbendichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Beschädigungen am gummielastischen Spannring vermieden werden und dadurch die Lebensdauer einer solchen Dichtung bedeutend erhöht wird.The invention is based on the object of a piston seal to train initially mentioned type so that damage to the rubber-elastic clamping ring can be avoided and thereby significantly increases the service life of such a seal will.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen Kolbenring und Spannring ein aus einem zähelastischem Werkstoff bestehender Schutzring angeordnet ist.This object is achieved according to the invention in that between Piston ring and clamping ring a protective ring made of a tough elastic material is arranged.

Der Schutzring verhindert, daß der gummielastische Spannring mit dem geschlitzten Kolbenring in unmittelbare Berührung kommt und im Bereich des Axialschlitzes Beschädigungen erleidet. Da der Schutzring aus einem zähelastischem Material besteht, kann er zwar den Durchmesseränderungen des primären Kolbenringes folgen, ist aber steif genug, um den Axialapalt des Kolbenringes einwandfrei zu überbrücken, ohne in diesen Spalt hineingedrückt zu werden. Die Relativbewegungen zwischen dem Schutzring und dem geschlitzten Kolbenring haben daher keine Beschädigungen am Schutzring zur Folge. Daher wird durch die Erfindung einer frühzeitigen Zerstörung der Kolbendichtung durch Beschädigung des gummielastischen Spannringes vorgebeugt.The protective ring prevents the rubber-elastic clamping ring with the slotted piston ring comes into direct contact and in the area of the axial slot Suffers damage. Since the protective ring is made of a tough elastic material, Although he can change the diameter of the primary piston ring follow, but is stiff enough to ensure that the axial gap of the piston ring is correct bridge without being pushed into this gap. The relative movements between the protective ring and the slotted piston ring therefore have no damage on the protective ring. Therefore, through the invention, an early destruction the piston seal prevented by damaging the rubber elastic clamping ring.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine Kolben-Zylinder-Anordnung mit einer Kolbendichtung nach der Erfindung.The invention is illustrated below with reference to the drawing Embodiment described and explained in more detail. The drawing shows one Longitudinal section through a piston-cylinder arrangement with a piston seal according to the invention.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Anordnung befindet sich ein Kolben 6 innerhalb eines Zylinders 7. Der Kolben 6 ist an seiner Mantelfläche mit einer ringförmig geschlossenen Nut 5 versehen, in die als Primär-Dichtelement ein Kolbenring 1 und als Sekundär-Dichtelement ein Spannring 3 eingelegt ist. Der Kolbenring l besteht aus einem harten Werkstoff, so daß er weder zum Einlegen in die Nut 5 über den Kolben gestreift werden noch Durchmesseränderungen des Zylinders 7 folgen könnte, wenn er nicht mit einem axialen Spalt 4 versehen wäre, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel stufenförmig ausgebildet ist. Statt dessen könnte auch der Spalt von einem geraden Schnitt gebildet werden, der achsparallel oder schräg zur Achse geführt sein könnte. Geeignete Materialien fir den Kolbenring sind neben Metall z.B. Gewebeverbundwerkstoffe sowie gefüllte oder ungefiillte thermo- oder chemoplastische Kunststoffe mit einer Scherfestigkeit von mindestens 80 N/mm. Die Dicke eines solchen Ringes beträgt vorzugsweise 2,5 bis 3,5 mm.In the arrangement shown in the drawing there is a Piston 6 within a cylinder 7. The piston 6 is on its outer surface with a ring-shaped closed groove 5 is provided in which a primary sealing element Piston ring 1 and a clamping ring 3 is inserted as a secondary sealing element. The piston ring l consists of a hard material so that it cannot be inserted into the groove 5 Slipped over the piston, changes in the diameter of the cylinder 7 will follow could, if it were not provided with an axial gap 4, the one shown in the Embodiment is designed stepped. Instead, the gap could be formed by a straight cut, which is axially parallel or oblique to the axis could be led. Suitable materials for the piston ring are besides metal e.g. fabric composites as well as filled or unfilled thermo- or chemoplastic plastics with a shear strength of at least 80 N / mm. The thickness of such a ring is preferably 2.5 to 3.5 mm.

Der Spannring 3 besteht dagegen aus einem in der Dichtungstechnik gebräuchlichen gummielastischen Material, das auf den Kolbenring 1 eine radial gerichtete Kraft ausübt, um den Kolbenring fest an die Wand des Zylinders 7 anzulegen, und das für eine statische Abdichtung des Kolbenringes 1 in der Nut 5 sorgt. Ebenso kann der Spannring 3 jede in der Dichtungstechnik gebräuchliche Querschnittsform haben, obwohl in der Zeichnung der Einfachheit halber ein O-Ring dargestellt ist.The clamping ring 3, on the other hand, consists of one used in sealing technology Usual rubber-elastic material, which on the piston ring 1 is a radially directed Exerts force to firmly apply the piston ring to the wall of the cylinder 7, and which ensures a static sealing of the piston ring 1 in the groove 5. as well the clamping ring 3 can have any cross-sectional shape customary in sealing technology although an O-ring is shown in the drawing for the sake of simplicity.

Erfindungsgemäß ist zwischen dem Kolbenring 1 und dem Spannring 3 ein Schutzring 2 angeordnet, der aus einem zähelastischem Werkstoff besteht. Hierunter soll ein Material verstanden werden, das in gewissen Grenzen elastisch und/-oder plastisch verformbar ist, aber auch eine gewisse Steifigkeit hat. Die Scherfestigkeit kann bis zu 40 N/mm2 betragen. Ein solcher Ring aus einem zähelastischen Werkstoff, dessen Dicke bis zu 2 mm betragen kann und vorzugsweise 0,5 bis 1,5 mm beträgt, kann den Durchmesserschwankungen des Kolbenringes folgen, wenn es zu Durchmesserschwankungen des Zylinders 7 kommt, beispielsweise bei erheblichen Druckänderungen des vom Kolben abzusperrenden Mediums, und gleichzeitig zuverlässig verhindern, daß der Schutzring in den axialen Spalt 4 des Kolbenringes hineingedrückt wird und bei Änderungen von dessen Breite Beschädigungen erfährt.According to the invention, between the piston ring 1 and the clamping ring 3 a protective ring 2 is arranged, which consists of a tough elastic material. Below a material is to be understood that is elastic within certain limits and / or is plastically deformable, but also has a certain rigidity. The shear strength can be up to 40 N / mm2. Such a ring made of a tough elastic material, the thickness of which can be up to 2 mm and is preferably 0.5 to 1.5 mm, can follow the diameter fluctuations of the piston ring when there are diameter fluctuations of the cylinder 7 comes, for example, when there are significant changes in pressure from the piston medium to be shut off, and at the same time reliably prevent the protective ring is pressed into the axial gap 4 of the piston ring and changes in whose width is damaged.

Für die erstellung des zähelastischen Schutzringes sind vor allem unterschiedliche Kunststoffe, aber auch beispielsweise Geweberinge geeignet, die durch spezielle Bindungen der Kettund Schußfäden elastische bzw. verformbare Eigenschaften haben. Bevorzugte Kunststoffe sind PTFE, insbesondere modifixierte und verstärkte PTPE-Sorten, Polyacetal und Polyamid und harte Polyurethane, die eine Faser- oder Gewebeverstärkung aufweiaen können. Es ist jedoch auch die Verwendung anderer Kunststoffe denkbar, sofern sie nur die Bedingungen erfüllen, daß daraus hergestellte Schutzringe den im Betrieb vorkommenden Durchmesserschwankungen des Kolbenringes 1 folgen können, ohne dabei Beschädigungen zu erleiden, und dadurch gummielastische Spannringe 3 vor Schäden sicher schützen.For the creation of the viscoplastic protective ring are above all different plastics, but also, for example, fabric rings that are suitable elastic and deformable properties due to special bonds of the warp and weft threads to have. Preferred plastics are PTFE, especially modified and reinforced ones PTPE grades, polyacetal and polyamide and rigid polyurethanes that are a fiber or Can have fabric reinforcement. However, there is also the use of other plastics conceivable, provided that they only meet the conditions that protective rings made from them can follow the fluctuations in diameter of the piston ring 1 that occur during operation, without suffering damage, and thus rubber-elastic clamping rings 3 Safely protect against damage.

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Claims

Patent claim piston seal with one inserted into a groove of the piston Primary sealing element in the form of an axially slotted piston ring made of hard material and a secondary sealing element in the form of a sealing element for the piston ring in the groove rubber-elastic clamping ring, characterized in that between the piston ring (1) and clamping ring (3) a protective ring made of a tough elastic material (2) is arranged.