PL198584B1 - Tłok kompletny - Google Patents

Abstract

1. T lok kompletny zawieraj acy korpus no sny i pier scie n uszczelniaj acy z co najmniej jedn a uszczelk a wargow a, który dalej zawiera korpus no- sny i pier scie n uszczelniaj acy polaczone ze sob a, gdzie, rozpatruj ac w przekroju pod lu znym t loka, pier scie n uszczelniaj acy jest ukszta ltowany w zasadzie w kszta lcie litery „C", z rowkiem otwartym osiowo w kierunku uszczelnianej przestrzeni, przy czym korpus no sny ma, rozci agaj acy si e w kierunku promieniowym, wyst ep podporowy dla pier scienia uszczelniaj acego, znamienny tym, ze wyst ep pod- porowy (6) ma promieniowe ograniczenie (7), które ma pierwszy promieniowy odst ep (8) od osi (9) t loka i przy czym pierwszy promieniowy odst ep (8) jest taki sam jak drugi promieniowy odst ep (10) pomi edzy osi a (9) i wyobra zon a p laszczyzn a (11), która rozci aga si e równolegle do osi (9) i przebiega przez promieniow a lini e srodkow a (12) rowka (5), ze pier scie n uszczelniaj acy (2) na stronie odwróconej od uszczelnianej przestrzeni (4) rowka (5) posiada zgrubienie podporowe (21), które- go promieniowe ograniczenie (22), patrz ac w kierun- ku promieniowym, tworzy wspóln a powierzchni e z promieniowym ...................................... PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest tłok kompletny.

Z dokumentu nr US 3 563 557 znana jest uszczelka tłoka dla układu tłok-cylinder wymienionego rodzaju. Ta uszczelka tłoka posiada pierścieniowy element uszczelniający albo pierścień, który ma leżące naprzeciwległe i przebiegające w bok kołnierze, które przylegają z uszczelnieniem do cylindra i do przebiegającego w kierunku poprzecznym, odcinka pośredniego w formie pierścienia, jako powierzchni łożyskowej. Uszczelka pierścieniowa ma drugie, leżące naprzeciw siebie kołnierze, które przylegają do miejsc styku z tłokiem, a zewnętrzne krawędzie kołnierzy są zaokrąglone do zmodyfikowanego kształtu pierścienia typu O-ring. Leżąca najbardziej wewnątrz, przebiegająca poprzecznie powierzchnia uszczelki tłoka ma pierścieniowe wybranie, które pokrywa się z pierścieniowym żeberkiem na tłoku, na którym znajduje się uszczelka tłoka.

Z opisu DE 29 14 624 C2 znany jest cylinder roboczy uruchamiany czynnikiem pod ciśnieniem wymienionego na wstępie rodzaju. Tak, jak w opisie US 3 563 557, również w tym cylindrze uruchamianym czynnikiem pod ciśnieniem, uszczelki wargowe wystają poza korpus podstawowy uszczelki i również poza korpus nośny, i dalej, znaczące części korpusu uszczelki ukształtowane są w połączeniu z nimi w kierunku promieniowym również jako wystające. Ze względu na brak promieniowego podparcia uszczelki, występują, zwłaszcza przy doprowadzeniu wyższych temperatur i ciśnień, obciążenia mechaniczne rozciągające, zginające i ścinające, które muszą być przejęte przez samą uszczelkę. Dlatego konieczne jest, aby uszczelka była wykonana z bardzo odpornego i trwałego materiału.

Tego rodzaju tłoki są znane, przykładowo z katalogu „Simrit Dichtungs- und Schwingungstechnik, Ausgabe 2000, -„Simrit Technika Uszczelnień i Drgań, Wydanie 2000, Tłok kompletny Komplett-Kolben TDuo P, str. 29. Znany wcześniej tłok kompletny ma korpus nośny ze stali i nawulkanizowany pierścień uszczelniający. Tłok zasilany jest dwustronnie ciśnieniem i ma zintegrowane prowadzenie, przy czym tłok można zamocować na tłoczysku bez dodatkowych elementów uszczelniających. Pierścień uszczelniający jest z kauczuku NBR i ma twardość 72 w skali Shore'a A. Tłok przewidziany jest do uszczelniania względem powietrza sprężonego i doskonale uszczelnia w zakresie maksimum 12 bar w temperaturze -20°C do +100°C.

Zadaniem wynalazku jest dalsze udoskonalenie tłoka kompletnego opisanego na wstępie rodzaju tak, aby mogły być również używane pierścienie uszczelniające, które, rozpatrując w przekroju podłużnym tłoka, są ukształtowane w zasadzie w kształcie litery „C i aby tak ukształtowane pierścienie uszczelniające, mimo zasilania temperaturami w zakresie 120°C i ciśnieniami około 10 bar, były narażone tylko na niewielkie obciążenia mechaniczne i przez to zachowywały niezmiennie dobre własności użytkowe podczas długiego okresu użytkowania.

Zadanie to zostało rozwiązane przez to, że tłok kompletny zawierający korpus nośny i pierścień uszczelniający z co najmniej jedną uszczelką wargową, który dalej zawiera korpus nośny i pierścień uszczelniający połączone ze sobą, gdzie, rozpatrując w przekroju podłużnym tłoka, pierścień uszczelniający jest ukształtowany w zasadzie w kształcie litery „C, z rowkiem otwartym osiowo w kierunku uszczelnianej przestrzeni, przy czym korpus nośny ma, rozciągający się w kierunku promieniowym, występ podporowy dla pierścienia uszczelniającego, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że, występ podporowy ma promieniowe ograniczenie, które ma pierwszy promieniowy odstęp od osi tłoka i przy czym pierwszy promieniowy odstęp jest taki sam jak drugi promieniowy odstęp pomiędzy osią i wyobrażoną płaszczyzną, która rozciąga się równolegle do osi i przebiega przez promieniową linię środkową rowka, że pierścień uszczelniający na stronie odwróconej od uszczelnianej przestrzeni rowka posiada zgrubienie podporowe, którego promieniowe ograniczenie, patrząc w kierunku promieniowym, tworzy wspólną powierzchnię z promieniowym ograniczeniem występu podporowego i wyobrażoną płaszczyzną, i, że promieniowe ograniczenie zgrubienia podporowego jak i promieniowe ograniczenie występu podporowego mają pierwszy promieniowy odstęp od osi.

Korzystnie, osiowo odwrotna względem uszczelnianej przestrzeni strona pierścienia uszczelniającego, promieniowo na zewnątrz występu podporowego, ukształtowana jest w zasadzie w kształcie litery „S z, przylegającym osiowo do występu podporowego w kierunku uszczelnianej przestrzeni, pierwszym łukiem i drugim łukiem promieniowo przesuniętym względem pierwszego łuku.

Dalej zgodnie z wynalazkiem, odwrócona od uszczelnianej przestrzeni strona pierścienia uszczelniającego jest wolna od skokowych zmian kierunku.

Korzystnie, pierścień uszczelniający promieniowo na zewnątrz występu podporowego ma w zasadzie stałą grubość materiału.

PL 198 584 B1

Korzystnie dalej, stosunek promienia rowka do promienia pierwszego łuku wynosi 0,75 do 1,75.

Korzystnie również, ten stosunek wynosi w zasadzie 1.

Zgodnie z dalszą cechą wynalazku, korpus nośny jest z metalu i, korzystnie, pierścień uszczelniający jest z polimeru.

Korzystnie wreszcie, korpus nośny i pierścień uszczelniający są połączone połączeniem materiałowym.

Dzięki występowi podporowemu i wspartemu na występie podporowym pierścieniowi uszczelniającemu, pierścień uszczelniający jest narażony, również przy doprowadzonych temperaturach w zakresie 120°C i/lub zasilaniu ciśnieniem około 10 bar, tylko na niewielkie mechaniczne obciążenia, zwłaszcza obciążenia rozciągające, zginające i ścinające, tak, że pierścień uszczelniający i przez to tłok kompletny ma jednakowo dobre własności użytkowe podczas długotrwałego użytkowania. Materiały pierścienia uszczelniającego, dobrze stosowane w wymienionych poprzednio warunkach odnośnie temperatury i ciśnienia, w porównaniu do materiałów standardowych, jak na przykład poliuretan, mają wielokrotnie mniejszą wytrzymałość, tak, że wymaga to specjalnego podparcia pierścieni uszczelniających z tego rodzaju materiałów. Zwłaszcza pierścienie uszczelniające z rowkiem w zasadzie w kształcie litery „C, otwartym osiowo w kierunku uszczelnianej przestrzeni są szczególnie wrażliwe przy zasilaniu ciśnieniem i/lub temperaturą, w odniesieniu do obciążeń mechanicznych, tak, że właśnie przy takim ukształtowaniu jest szczególnie ważne, aby zapewnić dobre podparcie pierścienia uszczelniającego po to, aby uniknąć uszkodzeń i/lub zniszczenia pierścienia uszczelniającego i przez to awarii tłoka kompletnego.

W każdym przypadku należy zapewnić, aby pierścień uszczelniający był dobrze podparty na stronie występu podporowego odwróconej od strony ciśnieniowej. Dobre podparcie jest wtedy, kiedy spełnione są wymienione wcześniej warunki.

Działanie karbu wewnątrz podstawy rowka ograniczone zostało do minimum za pomocą zastrzeganych promieniowych odstępów ograniczenia promieniowego występu podporowego i wyobrażonej płaszczyzny.

Dalszą redukcję działania karbu na powierzchni pierścienia uszczelniającego osiągnięto w ten sposób, że osiowo odwrotna względem uszczelnianej przestrzeni strona pierścienia uszczelniającego, promieniowo na zewnątrz występu podporowego, ukształtowana jest w zasadzie w kształcie litery „S, z, przylegającym osiowo do występu podporowego w kierunku uszczelnianej przestrzeni, pierwszym łukiem i drugim łukiem promieniowo przesuniętym względem pierwszego łuku. Odwrotna względem uszczelnianej przestrzeni strona pierścienia uszczelniającego jest dzięki temu wolna od skokowych zmian kierunku.

Zmiany kierunku w obszarze powierzchni pierścienia uszczelniającego wykonane są jako możliwie najłagodniejsze i o dużych promieniach.

Dzięki temu, że pierścień uszczelniający, promieniowo na zewnątrz występu podporowego, ma w zasadzie stałą grubość materiału, ten obszar stałej grubości materiału, również przy zasilaniu temperaturą i/lub ciśnieniem, poddany jest jednakowym obciążeniom. W tych warunkach eksploatacji niekorzystne są, przykładowo, pierścienie uszczelniające ze wzmocnieniem/z zewnętrzną tylną stroną w obszarze zawieszenia uszczelki wargowej, która jest podparta na wsporniku i przez to, działa jako łożysko oporowe i punkt obrotu. Wynikają stąd niepożądane wysokie obciążenia zginające na uszczelkę wargową, które prowadzą do rys w obszarze zawieszenia uszczelki wargowej/w obszarze podstawy rowka.

Wystarczająca podatność, promieniowo w obszarze osiowego kierunku otwartego rowka w kształcie litery „C, jest dla małych mechanicznych obciążeń pierścienia uszczelniającego bardzo korzystna.

Dzięki stosunkowi promienia rowka do promienia pierwszego łuku w zakresie 0,75 do 1,75, w obszarze rowka i pierwszego łuku działanie karbu jest w zasadzie jednakowo nieznaczne i duża jest sprężystość.

Korpusy nośne według wynalazku są łatwe i tanie w wytwarzaniu, przy czym w odróżnieniu od tego możliwe do stosowania są również korpusy nośne z polimerów albo materiałów ceramicznych.

W tłoku kompletnym według wynalazku pierścień uszczelniający jest z polimeru, korzystnie z polimeru fluorowego (FPM) albo z uwodornionego kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego (HNBR). W przeciwieństwie do poliuretanu, takie materiały mają doskonałą odporność cieplną i dobrą odporność na chemikalia i dlatego nadają się szczególnie do zasilania temperaturami w zakresie około 120°C i/lub ciśnieniami około 10 bar, przy czym te zakresy dla najczęstszych przypadków zastoso4

PL 198 584 B1 wań są całkowicie wystarczające. Mniejsza, w porównaniu z poliuretanem, trwałość skompensowana została przez zgodne z wynalazkiem ukształtowanie tłoka kompletnego. Obydwie części korpusu mogą być ze sobą sklejone lub wulkanizowane. Zwłaszcza dla wulkanizacji korpusy nośne z metali są szczególnie korzystne, ponieważ doskonale trwale łączą się z pierścieniem uszczelniającym.

Wynalazek w przykładzie wykonania został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia tłok kompletny, fig. 2 - szczegół „Z z fig. 1 w znacznym powiększeniu.

Na fig. 1 przedstawiony został przykład wykonania tłoka kompletnego, stosowanego w pneumatyce. Tłok kompletny zawiera dwuczęściowy korpus nośny 1 z metalu i dwa pierścienie uszczelniające 2, wykonane jako jednakowe elementy i ustawione względem siebie w odbiciu lustrzanym. W kierunku osiowym, pomiędzy pierścieniami uszczelniającymi 2, znajduje się w wybraniu 18 korpusu nośnego 1 magnes 19, za pomocą którego może zostać wykryte położenie osiowe tłoka w, niepokazanym tu cylindrze. Promieniowo zewnętrznie magnes 19 jest otoczony przez pierścień prowadzący 20. Pierścień prowadzący 20 przewidziany jest do prowadzenia tłoka wewnątrz cylindra. Dzięki temu, że pierścień prowadzący 20 rozciąga się wzdłuż całkowitego osiowego wydłużenia pomiędzy usytuowanymi z dwóch stron czołowo uszczelkami wargowymi 3, zapobiega on przy zasilaniu ciśnieniem tłoka również jego przekoszeniu w cylindrze. Pierścienie uszczelniające 2 są z FPM lub HNBR.

Na fig. 2 przedstawiony jest wycinek „Z z fig. 1 w powiększeniu. Pierścień uszczelniający 2 ma uszczelkę wargową 3, która, patrząc w przekroju podłużnym, ma rowek 5, w zasadzie w kształcie litery „C, otwarty osiowo w kierunku uszczelnianej przestrzeni 4. Rowek 5, w tym przykładzie wykonania, jest promieniowo zewnętrznie ograniczony uszczelką wargową 3, która w kierunku przyległej osiowo przestrzeni 4, która ma być uszczelniona, jest wstępnie zaokrąglona (sklepiona). Po stronie rowka 5, odwróconej od uszczelnianej przestrzeni 4, pierścień uszczelniający 2 ma zgrubienie podporowe 21, którego promieniowe ograniczenie 22, patrząc w kierunku promieniowym, tworzy wspólną powierzchnię z promieniowym ograniczeniem 7 występu podporowego 6 i płaszczyzną 11. Tak samo jak promieniowe ograniczenie 7 występu podporowego 6, promieniowe ograniczenie 22 zgrubienia podporowego 21 ma pierwszy promieniowy odstęp 8 od osi 9. Przy zasilaniu ciśnieniem uszczelnianej przestrzeni 4 uszczelka wargowa 3 ze wzmocnionym naciskiem przylega do, niepokazanej tu, wewnętrznej ściany ograniczającej cylindra i uszczelnia go. Aby utrzymać możliwie jak najmniejsze obciążenia mechaniczne dla pierścienia uszczelniającego 2, pierścień uszczelniający ukształtowany jest promieniowo na zewnątrz występu uszczelniającego 6, od zgrubienia podporowego 21 aż do promieniowo zewnętrznego ograniczenia uszczelki wargowej 3, w zasadzie w kształcie litery „S, z, wystającym osiowo w kierunku uszczelnianej przestrzeni 4, pierwszym łukiem 13 i drugim łukiem 14 promieniowo przesuniętym względem pierwszego łuku 13. Łuki 13 i 14 przechodzą w siebie łagodnie, bez skokowych zmian kierunku, przy czym cała uszczelka wargowa 3 ma w zasadzie stałą grubość materiału 15.

Przy zasilaniu ciśnieniem, uszczelka wargowa 3 jest obciążona zwłaszcza na podstawie rowka 5 i w obszarze pierwszego łuku 13, w którym przechodzi on w zgrubienie podporowe 21. Stosunek promienia 16 rowka 5 do promienia 17 pierwszego łuku 13 wynosi w przedstawionym tu przykładzie wykonania w przybliżeniu 1,2, przy czym promienie 16, 17 w zależności od wielkości tłoka kompletnego, wynoszą, przy najczęściej występujących wielkościach, w przybliżeniu 0,4 do 1,5.

Drugi łuk 14, który przylega do pierwszego łuku 13 w kierunku uszczelnianej przestrzeni 4, ma promień, który jest większy niż promienie 16, 17 rowka 5 i pierwszego łuku 13.

Claims (9)

1. Tłok kompletny zawierający korpus nośny i pierścień uszczelniający z co najmniej jedną uszczelką wargową, który dalej zawiera korpus nośny i pierścień uszczelniający połączone ze sobą, gdzie, rozpatrując w przekroju podłużnym tłoka, pierścień uszczelniający jest ukształtowany w zasadzie w kształcie litery „C, z rowkiem otwartym osiowo w kierunku uszczelnianej przestrzeni, przy czym korpus nośny ma, rozciągający się w kierunku promieniowym, występ podporowy dla pierścienia uszczelniającego, znamienny tym, że występ podporowy (6) ma promieniowe ograniczenie (7), które ma pierwszy promieniowy odstęp (8) od osi (9) tłoka i przy czym pierwszy promieniowy odstęp (8) jest taki sam jak drugi promieniowy odstęp (10) pomiędzy osią (9) i wyobrażoną płaszczyzną (11), która rozciąga się równolegle do osi (9) i przebiega przez promieniową linię środkową (12) rowka (5), że pierścień uszczelniający (2) na stronie odwróconej od uszczelnianej przestrzeni (4) rowka (5) posiada zgrubienie podporowe (21), którego promieniowe ograniczenie (22), patrząc w kierunku promienioPL 198 584 B1 wym, tworzy wspólną powierzchnię z promieniowym ograniczeniem (7) występu podporowego (6) i wyobrażoną płaszczyzną (11), i, że promieniowe ograniczenie (22) zgrubienia podporowego (21) jak i promieniowe ograniczenie (7) występu podporowego (6) mają pierwszy promieniowy odstęp (8) od osi (9).

2. Tłok według zastrz. 1, znamienny tym, że osiowo odwrotna względem uszczelnianej przestrzeni (4) strona pierścienia uszczelniającego (2), promieniowo na zewnątrz występu podporowego (6), ukształtowana jest w zasadzie w kształcie litery „S z, przylegającym osiowo do występu podporowego (6) w kierunku uszczelnianej przestrzeni (4), pierwszym łukiem (13) i drugim łukiem (14) promieniowo przesuniętym względem pierwszego łuku (13).

3. Tłok według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że odwrócona od uszczelnianej przestrzeni (4) strona pierścienia uszczelniającego (2) jest wolna od skokowych zmian kierunku.

4. Tłok według zastrz. 3, znamienny tym, że pierścień uszczelniający (2) promieniowo na zewnątrz występu podporowego (6) ma w zasadzie stałą grubość materiału (15).

5. Tłok według zastrz. 2, znamienny tym, że stosunek promienia (16) rowka (5) do promienia (17) pierwszego łuku (13) wynosi 0,75 do 1,75.

6. Tłok według zastrz. 5, znamienny tym, że ten stosunek wynosi w zasadzie 1.

7. Tłok według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus nośny (1) jest z metalu.

8. Tłok według zastrz. 1, znamienny tym, że pierścień uszczelniający (2) jest z polimeru.

9. Tłok według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus nośny (1) i pierścień uszczelniający (2) są połączone połączeniem materiałowym.