DE3807245A1 - Sealing ring - Google Patents

Abstract

The proposal is for a new sealing ring (1) for pistons and piston rods, the said ring being formed by two axially spaced annular bodies (2), between which is inserted a sealing pad (5) made of steel or plastic. The sealing pad (5) is surrounded on all sides by a plastic jacket (6). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring für Kolben und Kolben­ stangen.The invention relates to a sealing ring for pistons and pistons rods.

Dichtungsringe für Kolben und Kolbenstangen sind an sich in verschiedenen Bauarten und Werkstoffen bekannt. Sie dienen dazu, bei der Hubbe­ wegung eines Kolbens oder einer Kolbenstange eine Abdichtung zwischen diesen und der Zylinderlauffläche zu bewirken. Bei hohen Kolbenge­ schwindigkeiten und entsprechend vorliegenden Betriebsverhältnissen, wie bspw. im Brennkraftmaschinenbau, werden statt solcher Dichtungsringe Kolbenringe aus Stahl eingesetzt. Wenn jedoch große Druckdifferenzen vorliegen und sich die abzudichtenden Spalten zwischen dem Kolben und der Zylinderlauffläche verändern und dazu noch hohe Kolbenge­ schwindigkeiten gegeben sind, dann sind die bisher bekannten Kolbenringe und auch Dichtungsringe nicht mehr geeignet, für die gewünschte Abdichtung und damit für die notwendigen Betriebsverhältnisse zu sorgen.Sealing rings for pistons and piston rods are in themselves different Types and materials known. They are used at the Hubbe movement of a piston or a piston rod a seal between to cause this and the cylinder tread. With high piston size speeds and corresponding operating conditions, such as in internal combustion engine construction, instead of such sealing rings Piston rings made of steel. However, if there are large pressure differences are present and the gaps to be sealed between the piston and change the cylinder surface and high piston speeds are given, then the previously known piston rings and also sealing rings no longer suitable for the desired one Sealing and thus for the necessary operating conditions to care.

Die Auswahl nach bekannten Dichtungsringen wird dann um so schwieriger, wenn zusätzlich zu den genannten Erfordernissen noch sehr große Durchmesser des Kolbens und des Zylinders anzutreffen sind.The choice of known sealing rings is then all the more difficult if, in addition to the requirements mentioned, still very large Diameters of the piston and the cylinder can be found.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Dichtungsring für Kolben und Kolbenstangen zu schaffen, der bei den geschilderten Betriebsbe­ dingungen bei guter Dichtwirkung ein vermindertes Verschleißverhalten zeigt.It is therefore an object of the invention to provide a sealing ring for pistons and to create piston rods, which in the described Betriebsbe conditions with a good sealing effect a reduced wear behavior shows.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei axial beabstandete Ringkörper vorgesehen sind, zwischen die ein Dichtkissen eingefügt ist. According to the invention this object is achieved in that two axially spaced ring bodies are provided, between which a sealing pad is inserted.  

Dabei können die einander zugewandten Stirnflächen der Ringkörper eine ringförmig umlaufende Auskehlung aufweisen. Das Dichtkissen kann vorteilhafterweise mit den beiden Ringkörpern verbunden sein.The mutually facing end faces of the ring body can have a circular circumferential groove. The sealing pad can advantageously be connected to the two ring bodies.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann das Dichtkissen radial ballig ausgeformt sein und über der Mantelfläche des Ringkörpers vorstehen. Ferner können die Ringkörper und das Dichtkissen aus Stahl gebildet sein. Alternativ dazu kann bei einem Ringkörper aus Stahl das Dichtkissen aus Kunststoff oder aus Kohlefasern ge­ bildet sein.In a further embodiment of the invention, the sealing pad can be radial be spherical and over the outer surface of the ring body protrude. Furthermore, the ring body and the sealing pad can Steel. Alternatively, with a ring body made of steel, the sealing cushion made of plastic or carbon fibers be educated.

Eine weitere Verbesserung des Dichtringes wird dadurch erzielt, daß das Dichtkissen von einem Kunststoffmantel allseitig umschlossen ist. Dabei können in axialer Richtung an dem Kunststoffmantel zu beiden Stirnseiten sowohl innen als auch außen ringförmige Laschen angeformt sein, die in Ringnuten der Ringkörper einliegen. Eine besonders günstige Fortbildung des Erfindungsgedankens besteht darin, daß mindestens zwei Dichtkissen axial im Abstand zueinander in Ring­ körpern angeordnet sind, die sowohl an den endseitigen Stirnflächen der Dichtkissen als auch zwischen Ihnen eingesetzt sind, wobei der Kunststoffmantel einheitlich über alle Dichtkissen eines Dichtungs­ ringes vorgesehen ist.A further improvement of the sealing ring is achieved by that the sealing cushion is enclosed on all sides by a plastic jacket is. This can be done in the axial direction on the plastic jacket ring-shaped tabs on both ends, both inside and outside be formed, which lie in the ring grooves of the ring body. A A particularly favorable further development of the inventive concept consists in that at least two sealing bags axially spaced from each other in ring bodies are arranged, both on the end faces the sealing pad as well as between you, the Plastic jacket uniform over all sealing bags of a seal ring is provided.

Die Vorteile dieses neuen Dichtungsringes bestehen darin, daß ein kompakter Aufbau eines solchen Dichtungsringes geschaffen wird, der auch eine Mehrfachanordnung zuläßt. Aufgrund des eingesetzten, federnden Dichtkissens wird eine Leckage zwischen dem Kolben und der Zylinderlauffläche vermieden. Dieser erfindungsgemäße Dichtungsring ist sofort wirksam, dies bedeutet, daß eine dichte Anlage des zwischen den Ringkörpern eingesetzten Dichtkissens auch im Stillstand des Kolbens erzielt wird. Das Dichtkissen ist hoch elastisch und verhindert insbesondere in der Ausführung aus Kunststoff bzw. in der Ausführung mit einem Kunststoffmantel eine Metallreibung zwischen den Kolben und der Zylinderlauffläche. The advantages of this new sealing ring are that a compact construction of such a sealing ring is created, which also allows multiple arrangement. Because of the resilient sealing pad will leak between the piston and the cylinder barrel surface avoided. This sealing ring according to the invention is effective immediately, which means that a dense investment between the sealing cushion used even when the Piston is achieved. The sealing pad is highly elastic and prevents especially in the plastic version or in the version with a plastic jacket a metal friction between the pistons and the cylinder tread.  

Die Montage eines solchen Dichtringes ist denkbar einfach, da er lediglich auf den Kolben aufgeschoben werden muß. Das Dichtkissen ist in an sich bekannter Weise sehr fest gepreßt und besteht aus Stahl mit einer Ausfüllung aus sehr zähem Gummi. Durch die Einbettung des Dichtringes in einen Kunststoffmantel wird ein sehr kompaktes Dichtelement erreicht.The assembly of such a sealing ring is very easy, since it only has to be pushed onto the piston. The sealing pad is pressed very firmly in a manner known per se and consists of Steel with a very tough rubber filling. By embedding the sealing ring in a plastic jacket becomes a very compact Sealing element reached.

In der Zeichnung ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt.An example of the invention is shown in the drawing.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 einen Dichtring im Schnitt; Figure 1 shows a sealing ring in section.

Fig. 2 einen Dichtring aus zwei axialen Dichtkissen im Schnitt; Figure 2 shows a sealing ring from two axial sealing bags in section.

Fig. 3 eine andere Bauart eines Dichtringes; FIG. 3 shows another type of a sealing ring;

Fig. 4 ein Einbau-Beispiel eines Dichtringes im Schnitt. Fig. 4 shows an installation example of a sealing ring in section.

Der Dichtring 1 besteht aus zwei sich in einem axialen Abstand gegenüber­ liegende Ringkörper 2, die an ihren zugewandten Stirnflächen 3 mit ringförmig umlaufenden Auskehlungen 4 versehen sind. Zwischen diese beiden axial beabstandeten Ringkörper 2 befindet sich ein Dicht­ kissen 5, welches ein sehr fest gepreßtes Stahlkissen mit Ausfüllung aus zähem Gummi sein kann. Andererseits kann dieses Dichtkissen 5 jedoch auch aus Kunststoff oder Kohlefaser bestehen. Das gesamte Dichtkissen ist von einem Kunststoffmantel 6 allseitig umgeben.The sealing ring 1 consists of two annular bodies 2 lying opposite each other at an axial distance, which are provided on their facing end faces 3 with annular circumferential grooves 4 . Between these two axially spaced ring bodies 2 there is a sealing cushion 5 , which can be a very tightly pressed steel cushion with a filling made of tough rubber. On the other hand, this sealing pad 5 can also consist of plastic or carbon fiber. The entire sealing cushion is surrounded on all sides by a plastic jacket 6 .

An den Stirnseiten des Kunststoffmantels 6 befinden sich sowohl an der inneren Lauffläche 7 als auch an der äußeren Lauffläche 8 ringförmig ausgebildete Laschen oder Stege 9, die einstückig mit dem Kunststoffmantel 6 gebildet sind. Diese Laschen 9 liegen in Nuten 10 der Ringkörper 2. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, bildet das Dichtkissen 5 zusammen mit dem Kunststoffmantel 6 einen radial nach innen und nach außen ausgeformten, balligen Körper. Are located on the front sides of the plastic sheath 6 both to the inner race 7 as well as to the outer race 8 ring-shaped lugs or ribs 9, which are integrally formed with the plastic shell. 6 These tabs 9 lie in grooves 10 of the ring body 2 . As can be seen from FIG. 1, the sealing pad 5 together with the plastic jacket 6 forms a spherical body which is shaped radially inwards and outwards.

Aufgrund dieser Formgebung erfolgt eine sichere und dichte Anlage dieses Dichtungsringes in allen Betriebszuständen.Due to this design, a secure and tight system is created this sealing ring in all operating conditions.

Durch eine auf die beiden äußeren Ringkörper 2 einwirkende axiale Druckbelastung wird das Dichtkissen zusammengerückt. Dabei ist das Dichtkissen 5 derart ausgebildet, daß es zwangsläufig bei einem Zusammendrücken im mittleren Bereich nach außen gepreßt wird und im Zusammenspiel mit dem Kunststoffmantel die Spalte zwischen dem Kolben bzw. der Kolbenstange und der Zylinderlauffläche dichtet. Das Dichtkissen 5 wirkt als Stützelement für den Kunststoffmantel und kann deshalb sehr hohe Kräfte aufnehmen und übertragen. Als weiterer besonderer Vorteil dieses Dichtungsringes ist es anzusehen, daß sein Aufbau gewährleistet, daß nach Druckentlastung das Dicht­ kissen 5 elastisch wieder zurückgestellt wird.The sealing cushion is pushed together by an axial pressure load acting on the two outer ring bodies 2 . The sealing pad 5 is designed such that it is inevitably pressed outwards when compressed in the central area and, in cooperation with the plastic jacket, seals the gaps between the piston or the piston rod and the cylinder running surface. The sealing pad 5 acts as a support element for the plastic jacket and can therefore absorb and transmit very high forces. As a further special advantage of this sealing ring, it can be seen that its construction ensures that the sealing cushion 5 is resiliently reset after pressure relief.

In Fig. 2 ist ein Dichtungsring 11 dargestellt, welcher aus zwei axial zueinander angeordneten Dichtkissen 5 gebildet ist, die wiederum in Ringkörpern 2 eingebettet sind. Zwischen den beiden Dichtkissen 5 befindet sich ein weiterer Ringkörper 12, wodurch die beiden Dicht­ kissen 5 voneinander getrennt sind und ihre Wirkung unabhängig von­ einander voll entfalten können. Beide Dichtkissen 5 sind von einem einheitlichen Kunststoffmantel 13 umgeben, dessen ringförmige Laschen oder Stege 9 und 14 in entsprechenden Ausnehmungen der Ringkörper 2 und 12 eingelegt sind.In FIG. 2, a seal ring 11 is shown, which is formed of two axially arranged sealing pad 5, which in turn are embedded in annular bodies 2. Between the two sealing cushions 5 there is another ring body 12 , whereby the two sealing cushions 5 are separated from one another and can fully develop their effect independently of one another. Both sealing pads 5 are surrounded by a uniform plastic jacket 13 , the annular tabs or webs 9 and 14 of which are inserted in corresponding recesses in the annular bodies 2 and 12 .

In Fig. 3 ist eine andere Bauart eines Dichtungsringes 15 gezeichnet. Hier befindet sich wiederum zwischen zwei axial voneinander beab­ standete Ringkörper 16 ein Dichtkissen 17, welches nur an den radialen Flächen von einem Kunststoffmantel 18 bedeckt ist.Another design of a sealing ring 15 is drawn in FIG. 3. Here, in turn, between two axially spaced annular bodies 16 there is a sealing pad 17 , which is only covered on the radial surfaces by a plastic jacket 18 .

In Fig. 4 ist ein Einbau-Beispiel mit einem erfindungsgemäßen Dich­ tungsring 11 dargestellt. Ein ringförmiger Kolben 19 besitzt an seinem vorderen Stirnende 20 eine radial innere und radial äußere Ringnut 21 bzw. 22. In Fig. 4, an installation example with a ring device 11 according to the invention is shown. An annular piston 19 has at its front end 20 a radially inner and radially outer annular groove 21 and 22, respectively.

Diese Ringnuten 21 und 22 sind von der Stirnseite 20 her eingebracht, so daß die Dichtungsringe 11 bis zur Anlage an die Stirnwand der Nuten 21 und 22 eingeschoben werden. Bei Einsatz dieses Ringkolbens 19 in einen entsprechenden Zylinder 23 liegen die Dichtkissen 5 mit dem Kunststoffmantel 9 an den Zylinderlaufflächen 24 und an der Innenwandung der Ringnuten 21 und 22 dichtend an. Bei einer Hub­ bewegung des Kolbens 19 in Pfeilrichtung 27 auf die Bodenfläche 25 eines Zylinders entsteht an den Stirnflächen 26 des Dichtungsringes 11 ein Staudruck, welcher bewirkt, daß die Dichtkissen 5 ballig nach außen gepreßt werden und dadurch auch während der Kolbenbewegung dicht an den Zylinderlaufflächen 24 anliegen.These annular grooves 21 and 22 are introduced from the end face 20 , so that the sealing rings 11 are inserted until they rest against the end wall of the grooves 21 and 22 . When using this annular piston 19 into a corresponding cylinder 23, the sealing pad 5 are in sealing contact with the cylinder faces 24 and on the inner wall of the annular grooves 21 and 22 with the plastic coating. 9 During a stroke movement of the piston 19 in the direction of arrow 27 on the bottom surface 25 of a cylinder, a dynamic pressure is created on the end faces 26 of the sealing ring 11 , which causes the sealing pads 5 to be pressed outward in a crowned manner and thereby also close to the cylinder running surfaces 24 during the piston movement issue.

Claims (9)

1. Dichtungsring für Kolben und Kolbenstangen, gekennzeichnet durch zwei axial beabstandete Ringkörper (2, 12, 16), zwischen die ein Dichtkissen (5, 17) eingefügt ist.1. Sealing ring for pistons and piston rods, characterized by two axially spaced ring bodies ( 2 , 12 , 16 ), between which a sealing cushion ( 5 , 17 ) is inserted. 2. Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Stirnflächen (3) der Ringkörper (2) eine ringförmig umlaufende Auskehlung (4) aufweisen.2. Sealing ring according to claim 1, characterized in that the mutually facing end faces ( 3 ) of the ring body ( 2 ) have an annular circumferential groove ( 4 ). 3. Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtkissen (5, 17) fest mit den Ringkörpern (2, 12, 16) verbunden ist.3. Sealing ring according to claim 1, characterized in that the sealing cushion ( 5 , 17 ) is fixedly connected to the ring bodies ( 2 , 12 , 16 ). 4. Dichtungsring nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtkissen (5) radial ballig ausgeformt ist und über der Mantelfläche des Ringkörpers (2, 12) vorsteht.4. Sealing ring according to claims 1 and 3, characterized in that the sealing cushion ( 5 ) is radially spherical and protrudes over the outer surface of the ring body ( 2 , 12 ). 5. Dichtungsring nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkörper (2, 12, 16) und das Dichtkissen (5, 17) aus Stahl gebildet sind.5. Sealing ring according to claims 1, 3 and 4, characterized in that the ring body ( 2 , 12 , 16 ) and the sealing cushion ( 5 , 17 ) are formed from steel. 6. Dichtungsring nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtkissen (5, 17) aus Kunststoff oder Kohlefaser gebildet ist oder aus mit Kunststoff gefülltem Stahl besteht. 6. Sealing ring according to claims 1, 3 and 4, characterized in that the sealing cushion ( 5 , 17 ) is made of plastic or carbon fiber or consists of steel filled with plastic. 7. Dichtungsring nach den Ansprüchen 1, 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtkissen (5) von einem Kunststoffmantel (6) allseitig umschlossen ist.7. Sealing ring according to claims 1, 3 to 6, characterized in that the sealing cushion ( 5 ) is enclosed on all sides by a plastic jacket ( 6 ). 8. Dichtungsring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Richtung an den Kunststoffmantel (6) zu beiden Stirnseiten innen und außen ringförmige Laschen (9, 14) angeformt sind, die in Ringnuten (10) der Ringkörper (2, 12, 16) einliegen.8. Sealing ring according to claim 7, characterized in that in the axial direction on the plastic jacket ( 6 ) on both ends inside and outside annular tabs ( 9 , 14 ) are integrally formed in the annular grooves ( 10 ) of the ring body ( 2 , 12 , 16th ). 9. Dichtungsring nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Dichtkissen (5, 17) axial im Abstand zueinander in Ringkörpern (2, 16) angeordnet sind, die sowohl an den endseitigen Stirnflächen der Dichtkissen (5, 17) als auch zwischen ihnen eingesetzt sind, wobei der Kunststoffmantel (6) einheitlich über alle Dichtkissen (5, 17) vorgesehen ist.9. Sealing ring according to claims 1 to 8, characterized in that at least two sealing bags ( 5 , 17 ) are arranged axially at a distance from one another in ring bodies ( 2 , 16 ), both on the end faces of the sealing bags ( 5 , 17 ) as are also inserted between them, the plastic jacket ( 6 ) being provided uniformly over all sealing cushions ( 5 , 17 ).