Zusatzpatent zum Hauptpatent Nr. 393 013 Abdichtung von Kolben in Zylindern Das Hauptpatent Nr. 393 013 bezieht sich auf eine Abdichtung von Kolben in Zylindern, mit einem Ring raum an der Dichtstelle, dessen Medium unter einem vorn Arbeitsdruck abweichenden Druck steht, und diese ist dadurch gekennzeichnet, dass die hohe Druckstufe eines Druckübersetzers, dessen niedere Stufe unter dem Arbeitsdruck des Zylinders steht, auf das Medium des Ringraumes wirkt.
Gemäss einer Ausführungsform des Hauptpatentes ist ferner vorgesehen, dass ein Kolben aus zwei Kolben teilen derart zusammengesetzt ist, dass ein Ringraum gebildet wird, dessen Querschnitt geringer ist als die beaufschlagte Kolbenstirnfläche und der mit einem nicht kompressiblen Medium gefüllt ist, wobei das Volumen des Ringraumes und das Volumen eines von den beiden Kolbenteilen eingeschlossenen, mit Luft gefüllten Rau mes durch die Bewegung der ineinandergleitenden Kolbenführungen veränderlich ist, so dass die hohe Druckstufe dieses Druckübersetzers, dessen niedere Stufe unter dem Arbeitsdruck des Zylinders steht,
das Me dium des Ringraumes beaufschlagt. Bei einer andern Ausführungsform des Hauptpatentes ist der Ringraum von einem Dichtelement als Medium ausgefüllt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Dichtelement so auszubilden, dass bei der erforderlichen Druckübersetzung die Baulänge des zweiteiligen Kol bens gering gehalten und die Gleitführung des Kolben teils der Hochdruckstufe möglichst lang wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Rei- bungs- und Verschleissverhältnisse dieser Abdichtung möglichst günstig zu halten und auch bei rauhen Zy linderwänden eine praktisch unbeschränkte Lebensdauer der Abdichtung zu erzielen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Abdichtung von Kolben in Zylindern, mit einem Ringraum an der Dicht stelle, dessen Medium unter einem vom Arbeitsdruck abweichenden Druck steht, wobei die hohe Druckstufe eines Druckübersetzers, dessen niedere Stufe unter dem Arbeitsdruck des Zylinders steht, auf das Medium des Ringraumes wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben aus zwei Kolbenteilen zusammengesetzt ist und dass das Dichtelement mindestens annähernd die Form einer tellerförmigen Scheibe hat, deren kegeliger Mantel sich in Richtung auf den die niedere Druckstufe dar stellenden Kolbenteil erweitert.
Würde im Gegensatz zur Erfindung ein ebene Scheibe als Dichtelement verwendet, so müsste ein Teil der Führungslänge des als Hochdruckteil dienenden Kolbenteils geopfert werden, wenn die Dichtheit der Führung der ineinandergleitenden Kolbenteile gewähr leistet bleiben soll. Die Fläche des Ringes ist mass gebend für das Verhältnis der Druckübersetzung undi liegt daher von vornherein fest.
Nach einer zweckmässigen Ausbildung des Erfin dungsgegenstandes kann in dem Ringraum zwischen dem Dichtelement und der Zylinderwand ein dehn barer Beilegering aus einem Stoff von hoher Verschleiss festigkeit angeordnet sein. Als vorteilhaft wird dabei vorgeschlagen, dass in dem Ringraum zwischen dem Dichtelement und der Zylinderwand ein Ring aus einem Bindemittel mit hohem Gehalt an Molybdändisulfid allein oder zusammen mit einem Beilegering aus einem Stoff von hoher Verschleissfestigkeit, zum Beispiel aus lose vernetztem Polyurethan, angeordnet ist.
Mit dieser Massnahme kann erreicht werden, dass das Dichtelement selbst keine Berührung mit der Zylinderwand hat. Das verschleissempfindliche Dichtelement wird derart von dem verschleissfesten Dichtring geschützt, und der Kol ben gleitet auf dem Umfang des Beilegeringes. Unter dem Druck der hohen Druckstufe wird der Molyb- dändisulfidring in Umfangsrichtung ausgedehnt und kommt zur dichten Berührung mit der Zylinderwand.
Die Praxis hat ergeben, dass eine derartige Kolbenab dichtung reibungsarm ist und eine praktisch unbegrenzte Zahl von Kolbenhüben erlaubt, ohne dass die Dicht wirkung nachlässt. In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel das druckmittelseitige Ende eines Druckspeichers mit einen Kolben dargestellt.
Es sind der Zylinder mit 1, das Kolbenaggregat mit 2, das Kolbenteil der hohen Druckstufe mit 3, das Kolbenteil der niederen Druckstufe mit 4, die Führungsflächen der Kolben ineinander mit 5 und 6. das Dichtelement mit 7, der Molybdändisulfidring mit 8 und der Beilegering mit 9 gekennzeichnet. Die Füh rungsfläche 10 des Hochdruckkolbenteils ist durch eine Ausnehmung 11 unterbrochen. Zwischen den Kolben teilen 3 und 4 ist im Raum 12 Luft eingeschlossen.
Das Kolbenaggregat 2 befindet sich im Anschlag an dem Zylinderverschluss 13, der aus dem Deckel 14 mit der Dichtung 15, dem Sprengring 16 und dem Sicherungs ring 17 besteht.
Das Kolbenaggregat 2 trennt den Zylinder in zwei Speicherräume 18 und 19 für flüssiges Druckmittel und Gas.
Das Dichtelement 7 besteht aus einem kegeligen Teil 20, einem zylindrischen Teil 21 und den beiden Ringen 8 und 9.
Im Betrieb nimmt der Kolben irgendeine Stellung innerhalb des Zylinders 1 ein und wird auf beiden Seiten vom Arbeitsdruck beaufschlagt. Da der Druck in dem Raum 12, der ja Luft enthält, nicht nennenswert steigt, wird das Dichtelement 7 einem Druck unter worfen, der dem Verhältnis der Wirkfläche des Kolben teils 4 zur Oberfläche des Dichtelementes 7 plus der Stirnfläche der Ringe 8 oder 9 entspricht. Das zylin drische Ende 21 des Dichtelementes 7 drückt daher die beiden Ringe 8 und 9 radial nach aussen sehr stark gegen die Wand des Zylinders 1.
Eine gewisse Menge Molybdändisulfid, die hierbei aus dem Ring 8 austritt, unterbindet jeden Verschleiss des Ringes 9.
Additional patent to main patent No. 393 013 Sealing of pistons in cylinders The main patent No. 393 013 relates to a sealing of pistons in cylinders, with an annular space at the sealing point, the medium of which is under a pressure different from the working pressure, and this is because of this characterized in that the high pressure level of a pressure booster, the lower level of which is under the working pressure of the cylinder, acts on the medium of the annular space.
According to one embodiment of the main patent it is further provided that a piston is composed of two piston parts in such a way that an annular space is formed, the cross section of which is smaller than the loaded piston end face and which is filled with a non-compressible medium, the volume of the annular space and the volume of an air-filled room enclosed by the two piston parts can be changed by the movement of the piston guides sliding into one another, so that the high pressure level of this pressure booster, the lower level of which is under the working pressure of the cylinder,
the medium of the annulus is applied. In another embodiment of the main patent, the annular space is filled with a sealing element as the medium.
The invention is based on the object of designing the sealing element in such a way that the length of the two-part piston is kept short and the sliding guide of the piston of the high-pressure stage is as long as possible with the required pressure ratio. Another object of the invention is to keep the friction and wear conditions of this seal as favorable as possible and to achieve a practically unlimited service life of the seal even with rough cylinder walls.
The invention relates to a seal of pistons in cylinders, with an annular space at the sealing point, the medium of which is under a pressure different from the working pressure, the high pressure level of a pressure booster, the lower level of which is under the working pressure of the cylinder, to the medium of the Annular space acts, characterized in that the piston is composed of two piston parts and that the sealing element has at least approximately the shape of a plate-shaped disc, the conical shell of which expands in the direction of the piston part representing the lower pressure stage.
If, in contrast to the invention, a flat disk were used as the sealing element, part of the guide length of the piston part serving as a high pressure part would have to be sacrificed if the tightness of the guide of the piston parts sliding into one another is to be guaranteed. The area of the ring is decisive for the ratio of the pressure ratio and is therefore fixed from the start.
According to an expedient embodiment of the invention, an expandable washer made of a material of high wear resistance can be arranged in the annular space between the sealing element and the cylinder wall. It is proposed as advantageous that in the annular space between the sealing element and the cylinder wall, a ring made of a binder with a high content of molybdenum disulfide alone or together with a ring made of a material of high wear resistance, for example loosely crosslinked polyurethane, is arranged.
With this measure it can be achieved that the sealing element itself has no contact with the cylinder wall. The wear-sensitive sealing element is protected by the wear-resistant sealing ring, and the piston slides on the circumference of the washer. Under the pressure of the high pressure stage, the molybdenum disulfide ring is expanded in the circumferential direction and comes into close contact with the cylinder wall.
Practice has shown that such a piston seal is low-friction and allows a practically unlimited number of piston strokes without the sealing effect deteriorating. In the drawing, the pressure medium-side end of a pressure accumulator with a piston is shown as an exemplary embodiment.
There are the cylinder with 1, the piston unit with 2, the piston part of the high pressure level with 3, the piston part of the low pressure level with 4, the guide surfaces of the pistons into each other with 5 and 6. the sealing element with 7, the molybdenum disulfide ring with 8 and the washer marked with 9. The guide surface 10 of the high pressure piston part is interrupted by a recess 11. Share between the pistons 3 and 4 in space 12 air is trapped.
The piston unit 2 is in the stop on the cylinder lock 13, which consists of the cover 14 with the seal 15, the snap ring 16 and the locking ring 17.
The piston unit 2 separates the cylinder into two storage spaces 18 and 19 for liquid pressure medium and gas.
The sealing element 7 consists of a conical part 20, a cylindrical part 21 and the two rings 8 and 9.
In operation, the piston assumes any position within the cylinder 1 and is acted upon by the working pressure on both sides. Since the pressure in the space 12, which contains air, does not increase significantly, the sealing element 7 is subjected to a pressure which corresponds to the ratio of the effective area of the piston part 4 to the surface of the sealing element 7 plus the face of the rings 8 or 9. The cylindrical end 21 of the sealing element 7 therefore presses the two rings 8 and 9 radially outward very strongly against the wall of the cylinder 1.
A certain amount of molybdenum disulfide, which emerges from the ring 8, prevents any wear on the ring 9.