PISTON SEALING

Abstract: 1. Piston seal, particularly for pneumatic channel valves and cylinders, a) in which a slide ring seal (9) which is made from plastics material and ensures sealing against the cylinder wall (6) is arranged in a groove (8) running round the piston (2), b) and the piston is provided on at least one end face with at least one bore (12) which communicates with the groove (8) which accomodates the slide ring seal (9). c) and an elastically deformable ring (10) is provided which rests on the inner face of the slide ring seal (9), characterised by the following features ; d) the elastically deformable ring (10) is constructed as an O-ring and is arranged in an annular groove (11) connecting the piston bore (12) to the groove (8), and the thickness of the O-ring is chosen having regard to the adjustment of the slide ring seal (9) ; e) the slide ring seal (9) is formed by a slide ring in which fibres of a harder material are embedded in the plastics material in order to achieve sufficient rigidity of the slide ring.

Description: Kolbendichtung Die Erfindung betrifft eine Kolbendichtung, insbesondere für pneumatische Wegeventile und Zylinder, bei der in eine umlaufende Nut des Kolbens ein aus Kunststoff bestehender Gleitring eingesetzt ist, der die Abdichtung gegenüber der Zylinderwand gewährleistet. Eine derartige Kolbendichtung ist beispielsweise aus der DE-PS 29 47 895 bekannt. Dort ist ein Schwimm-kolben für einen Kolbendruckspeicher gezeigt, wobei in eine Kolbennut dieses Schwimmkolbens ein dort aus Polytetrafluoräthylen bestehender Gleitring eingesetzt ist, der die Dichtfunktion gegenüber der Zylinderwand übernimmt. Uber in die Gaskammer bzw. Flüssigkeitskammer führende Druckkanäle kann der Gleitring zusätzlich mit pneumatischem und/oder hydraulischem Druck beaufschlagt werden, um zu erreichen, dass sich der Gleitring mit ausreichendem Druck an die Zylinderwand anlegt. Die Verwendung von Kunststoff oder gleichartigen Materialien für den Gleitring hat den Vorteil, dass sich dieser aufgrund seiner Fliesseigenschaften gut an die Zylinderwand anlegt. In manchen Anwendungsfällen sind jedoch diese plastischen und/oder elastischen Eigenschaften des Gleitrings unerwünscht, beispielsweise dann, wenn sich in der Zylinderwand Öffnungen befinden. Der Gleitring gibt dann beim Uberfahren dieser Öffnungen nach, was zu einem erhöhten Verschleiss und unter Umständen auch zu einem Einhaken führen kann, Dieses Problem liegt insbesondere bei pneumatischen Wegeventilen oder Zylindern vor. Der mit dem Gleitring Versehene Kolben überfährt dort die in der Zylinderwand vorgesehenen Anschlusskanäle, wobei die elastischen bzw. plastischen Eigenschaften dieses Gleitrings dazu führen, dass sich dieser mit den Anschlusskanälen verhakt oder zumindestens sehr stark abgenutzt wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbendichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Gleitring ausreichende Fliesseigenschaften aufweist, um sich dichtend an die Zylinderwand anzulegen, und der dennoch genügend steif ist, um in der Zylinderwand vorgesehene Öffnungen, Bohrungen, Anschlusskanäle oder dergleichen überfahren zu können, ohne dass sich ein Einhaken oder eine erhöhte Abnutzung einstellt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in die Kunststoffmasse des Gleitrings Fasern aus härterem Material eingelegt oder eingearbeitet sind. Da diese Fasern härter sind als der sie umgebende Kunststoff, verleihen sie dem Gleitring eine ausreichende Steifheit und Trägheit, so dass dieser beim Uberfahren der Off- nungen oder Anschlusskanäle nicht nachgeben kann. Ein Einhaken oder eine erhöhte Abnutzung wird also vermieden. Zugleich werden durch diese Fasern jedoch die Fliesseigenschaften des Gleitrings gegenüber der Zylinderwand nicht beeinträchtigt, so dass die gute Dichtfunktion erhalten bleibt. Insbesondere in pneumatischen Wegeventilen und Zylindern liegt der Gleitring die meiste Zeit an der Zylinderwand und kann sich an diese anpassen, während die Anschlussöffnungen nur kurzfristig überstrichen werden. In dieser kurzen Zeit sorgen die eingelegten oder eingearbeiteten Fasern aus härterem Material für eine genügende Steifheit des Gleitrings, so dass dieser nicht an eine Kante der Anschlusskanäle anstossen kann. In der kurzen Zeit während des Uberstreichens dieser Anschlusskanäle kann der Gleitring aufgrund der erfindungsgemässen Faser nämlich nicht nachgeben. Vorteilhaft ist es, wenn die in die Kunststoffmasse des Gleitrings eingelegten oder eingearbeiteten Fasern Glasfasern sind. Diese Glasfasern erfüllen die gestellten Forderungen in besonderem Masse. Insbesondere sind sie immer härter als der sie umgebende Kunststoff und verleihen diesem die notwendige Steifheit und Trägheit. Als Kunststoff-Basismaterial für den Gleitring wird bevorzugt Teflon verwendet. Teflon weist unter den gegebenen Bedingungen günstige Fliesseigenschaften auf. Die Verwendung von Teflon als Dichtungsmaterial ist im Prinzip bereits aus der DE-OS 24 10 671 bekannt, wobei die Dichtringe dort allerdings an der Zylinderwand und nicht am Kolben angeordnet sind. Eine wesentliche Verbesserung der Eigenschaften der erfindungsgemässen Kolbendichtung lässt sich erreichen, wenn der Gleitring auf seiner der Zylinderwand zugewandten Seite mit einem Freistich versehen ist. Die Reibungsfläche gegenüber der Zylinderwand verringert sich in diesem Fall um die Oberfläche des Freistichs, wodurch sich der Verschleiss verringert. Es ist natürlich auch möglich, einen derartigen Freistich auch bei einem Kunststoff Gleitring der bekannten Art vorzusehen; in Verbindung mit den erfindungsgemässen Faserverstärkungen wird jedoch auch verhindert, dass der Gleitring im Bereich des Freistichs nachgeben kann. Zur Erzielung Der guten Dichtwirkung ist es vorteilhaft, wenn der Gleitring durch eine permanente Kraft gegen die Zylinderwand gepresst wird. Im Automobilbau werden hierzu beispielsweise geschlitzte Metallkolbenringe verwendet, die unter einer gewissen Vorspannung stehen. Ein derartiges Verfahren ist bei Kunststoff-Gleitringen natürlich nicht oder nur eingeschränkt möglich. Der Gleitring wird in diesen Fällen üblicherweise vielmehr durch eine auf ihn in radialer Richtung wirkende Kraft gegen die Zylinderwand gepresst. Hierzu können beispielsweise Federn verwendet werden. Besonders-zweckmä ist es indes, den Kolben an mindestens einer Stirnfläche mit mindestens einer Bohrung zu versehen, wobei diese Bohrung direkt oder indirekt mit der der Zylinderwand abgewandten Seite des Gleitrings in Verbindung steht. Der Gleitring wird auf diese Weise durch den Uberdruck in einer oder beiden der von ihm getrennten Kammern gegen die Zylinderwand gepresst. Ein ähnliches Verfahren ist im Prinzip bereits aus der DE-PS 29 47 895 bekannt. In vorteilhafter Weiterbildung dieses letztgenannten Erfindungsmerkmals ist überdies vorgesehen, dass auf der der Zylinderwand abgewandten Seite des Gleitrings ein O-Ring angeordnet ist, auf den das durch die Bohrung im Kolben eintretende Medium einwirkt. Der Uberdruck in der Kammer wirkt somit über die Kolbenbohrung auf eine Seite des O-Rings, während dessen andere Seite den Gleitring gegen die Zylinderwand presst. Dieser O-Ring bewirkt somit durch Ausweiten des Teflonrings ein Nachstellen der Dichtung, die ja Verschleiss unterliegt. Durch die richtige Wahl der Schnurstärke dieses O-Rings kann somit die Nachstellung des durch Abrieb und/oder Verunreinigung verschlissenen Gleitring beeinflusst werden. Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemässen Kolbendichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung zur Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Im Ausführungsbeispiel ist ein Querschnitt durch ein pneumatisches Wegeventil gezeigt. In einem mit 1 bezeichneten Zylinder ist ein Kolben 2 in Richtung des Doppelpfeils A, der die Hubbewegung andeutet, verschiebbar angeordnet. Der Kolben 2 ist hier einstückig mit einer Stange3 gearbeitet. Er teilt den Innenraum des Zylinders 1 in zwei Teilräume 4 und 5. Je nach Stellung des Kolbens kann einer dieser Teilräume mit einem in der Zylinderwand vorçse4-enen Ansq4Q-uakanal 7 verbunden werden. In eine Nut 8 des Kolbens 2 ist ein Gleitring 9 eingesetzt. Auf der der Zylinderwand 6 abgewandten Seite dieses Gleitrings ist ein O-Ring 10 angeordnet, der in einer Nut 11 sitzt, welche über eine Bohrung 12 mit dem Teilraum 4 in Verbindung steht. Der in dem Teilraum 4 herrschende Uberdruck P wirkt somit auch auf die Innenseite des O-Rings 10. Unter der Einwirkung des Drucks presst dieser O-Ring den Gleitring 9 gegen die Zylinderwand 6. Dieser Gleitring unterliegt einem Verschleiss durch Abrieb und/oder Verunreinigung. Er wird dann durch den sich aufweitenden O-Ring 10 nachgestellt, wobei das Mass dieser Nachstellung durch die Wahl der Schnurstärke des O-Rings beeinflusst werden kann. Der Gleitring 9 besteht aus Teflon als Basismaterial. Das Teflon weist ausreichende Fliesseigenschaften auf, so dass sich der Gleitring dichtend an die Zylinderwand anlegt. Dieses Fliessen hat indes den unerwünschten Effekt, dass der Gleitring beim Überfahren des Anschlusskanals 7 nachgibt und sich dort verhakt oder zumindest erhöhtem Verschleiss ausgesetzt ist. In den Gleitring 9 sind daher hier nur schematisch angedeutete Glasfasern 13 eingelegt oder eingearbeitet. Diese Glasfasern verleihen dem Gleitring eine ausreichende Steifheit und Trägheit, so dass dieser beim Überfahren des Anschlusskanals 7 nicht nachgeben kann. Sie verhindern andererseits jedoch nicht das langfristige Fliessen des Teflons, welches nötig ist, um eine gute Abdichtung gegenüber der Zylinderwand zu erzielen. Der erfindungsgemässe Gleitring weist somit langfristig gesehen Fliesseigenschaften auf, während sein kurzfristiges Verhalten steif ist. Dies ist auch erwünscht, da in der normalen Stellung der Kolben 2 links oder rechts von dem Anschlusskanal 7 positioniert ist, wo Fliessen erwünscht ist, während das Uberfahren dieses Anschlusskanals nur kurze Zeit beansprucht, in der die Glasfasern die Steifheit des Gleitrings gewährleisten. Die Glasfasern 13 können natürlich nicht nur, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, in Umfangsrichtung in den Gleitring eingearbeitet sein, sondern auch sich in radialer oder axialer Rich tung erstrecken. Auf der der Zylinderwand 6 zugewandten Seite des Gleitrings 9 ist dieser weiterhin mit einem Freistich 14 versehen. Durch diesen Freistich verkleinert sich die Reibungsfläche des Gleitrings gegenüber der Zylinderwand, wodurch der Verschleiss geringer wird. Natürlich ist es auch möglich, einen derartigen Freistich auch bei einem unverstärkten Gleitring vorzusehen; in Zusammenwirkung mit der Glasfaserverstärkung kommt er jedoch besonders vorteilhaft zur Anwendung, da ein unverstärkter Gleitring im Bereich des Freistich nachgeben kann.

Claims: Ansprüche 1. Kolbendichtung, insbesondere für pneumatische Wegeventile und Zylinder, bei der in eine umlaufende Nut des Kolbens ein aus Kunststoff bestehender Gleitring eingesetzt ist, der die Abdichtung gegenüber der Zylinderwand gewährlei stet, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kunststoffmasse des Gleitrings (9) Fasern aus härterem Material eingelegt oder eingearbeitet sind. 2. Kolbendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Kunststoffmasse des Gleitrings (9) einge legten oder eingearbeiteten Fasern Glasfasern (13) sind. 3. Kolbendichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das Kunststoff-Basismaterial des Gleit rings (9) Teflon ist. 4. Kolbendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitring (9) auf seiner der Zylinderwand (6) zugewandten Seite mit einem Freistich (14) versehen ist. 5. Kolbendichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) an mindestens einer Stirnfläche mit mindestens einer Bohrung (12) versehen ist und dass diese Bohrung (12) direkt oder indirekt mit der der Zylinderwand (6) abgewandten Seite des Gleitrings (9) in Verbindung steht. 6. Kolbendichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Zylinderwand (6) abgewandten Seite des Gleitrings (9) ein O-Ring (10) angeordnet ist, auf den das durch die Bohrung (12) eintretende Medium einwirkt.

Inventors: NACHTMANN, ANTON, TELTSCHER, RAINER
Applicants: CONCORDIA FLUIDTECHNIK GMBH
Application year: 1984
Main classification: F16J9
IPC codes: F16J15, F16J9