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Abdichtung von hin- und hergehenden oder drehbar gegeneinander beweglichen
Maschinenteilen, insbesondere Kolben
Zur Abdichtung von hin-und hergehenden Maschinenteilen, insbesondere von bei Verbrennungsmaschinen vorgesehenen Kolben ist es bereits bekannt, öl- oder gasdruckspannende, aus einem wulstartigen Rückenteil und einem vom öl-oder Gasdruck beaufschlagten, schräg liegenden Dichtungssteg bestehende Dichtungsringe, sogenannte Torsionsringen zu verwenden.
Solche Torsionsringe haben gegenüber Kolbenringen henkömmlicher Ausbildung vor allem den Vorteil, dass sie bei Beauf- schlagung ihrer schräg liegenden Dichtungsstege durch das abzudichtende Medium in ihrem gesamten Querschnitt elastisch verformt, nämlich tocdlert wenden, wobei sie sich mit ihren in entsprechend ausgebildeten Ringnuten des Kolbens lie- genden, wulstartigen Rückenteilen verdrehen. Solche Torsionsringe werden nach dem älteren Vorschlag hauptsächlich so angeordnet, dass ihr schräg liegender Dichtungssteg zum abzudichtenden Raum, z. B. zum Verbrennungraum hinweist.
Dabei ist auch schon vorgeschlagen worden, zum Abstreifen des Öles einen oder mehrere Tor- sionsringe zu verwenden, deren Dichtungsstege nach dem Kurbelgehäuse hin gerichtet sind. Bei zähflüssigen, kalten Ölen reicht im allgemeinen das bei der Abwärtsbewegung des Kolbens sich unter dem Dichtungssteg des Torsionsringes ansammelnde 01 aus, um die Lauffläche des Dichtungssteges genügend an die Zylinderwand anzupressen. Infolge Erwärmung des ales,, Insbesondere bei den heute verwendeten struktur-viskosen ölen, wird aber dessen Zähigkeit bei hoher Gleitgeschwindigkeit wesentlich herabgesetzt.
Das dünnflüssige 01 vermag dann auch durch äusserst enge Dichtungsspalte hindurchzudringen und gelangt demzufolge auch an dem unteren Abstreif-
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gen den Verbrennungsraum abdichtenden Kolbenring. Schon bei der geringsten dkeilbildung zwi- schen (dessen Laufflächen und der Zylinderwand wird der Dichtungssteg dieses Kolbenringes von der Zyllnderwand abgehoben, so dass beim Ver- dichtungs- und Auspufftakt des Kolbens Umengen in den Verbrennungsraum gelangen.
Dies führt letztlich zu einem nicht unerheblichen Öl- verbrauch bei den mit Torsionsringen der bisher vorgeschlagenen Anordnung ausgerüsteten Ver-
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oder drehbar gegeneinander beweglichen, zylindrischenMaschinenteilen, insbesondereKolben, unter Verwendung von öl- oder gasdruckspannenden Torsionsringen zu schaffen, bei der durch eine neue Anordnung der Torsionsringe die oben erwähnten Übelstände beseitigt werden und das Cl mit hinreichender Sicherheit abgestreift bzw. zurückgehalten wird. Dies wird gemäss der Erfindung im wesentlichen durch eine Dichtungskam-
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gegenüberliegenden Torsionsringen mit einanderzugekehrt liegenden Dichtungsstegen gebildet ist.
Wird eine solche Dichtungskammer unterhalb des eigentlichen Gasdruck-Dichtungsringes bei Kolben angeordnet, so vermag sie das während des Ansaug- und Arbeitstaktes des Kolbens an ihrem unteren Torsionsring vorbeigelangende Öl zunächst aufzunehmen. Durch die fortschreitende Auffüllung der Dichtungskammer mit öl wird dabei aber ein zusätzlicher Druck auf den oberen Torsionsring der Dichtungskammer ausgeübt, mit- hin dessen Dichtungssteg zusätzlich gegen die Zy-
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gepresst.sionsring der Dichtungskammer so fest an der Zy- Hnderwand anliegt, dass die Pumpwirkung der Dichtungskammer laufihört.
Dadurch wird weite- res CM mit Sicherheit von dem oben am Kolbenangeordneten, die eigentliche Dichtung bewirken-
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ferngehalten.Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung seien an Hand mehrerer, in den Fig.
1-4 der Zeichnungen jeweils in geschnittener Teilansicht dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben.
Bd der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist der im Zylinder 1 hin-und herbewegliche Kol-
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ben 2 mit einer oberen ringförmigen Nut 3 versehen, in der ein aus einem wulstartigen Rückenteil 4 und einem schräg liegenden Dichtungssteg
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kammer abdichtet.
Er arbeitet im wesentlichen so, dass er sich bei Beaufschlagung seines Dichtungs- steges 5 durch den abzudichtenden Gasdruck unter elastischer Verformung über seinen gesamten Umfang bei Verdrehung in der Kolbenringnut 1 mit seiner Dichtungsfläche 7 fest gegen die Zylinderwand anlegt, und dort eine hinreichende Ab-
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gewährleistet.Unterhalb des eigentlichen Dichtungsringes 6 sind nun gemäss der Erfindung zwei weitere Torsionsringe 8, 9 angeordnet, derart, dass sie mit ihren schräg verlaufenden Dichtungsstegen 8', 9' einander zugekehrt liegen und zwischen sich eine Dichtungslkammer 10 einschliessen.
Beim Ansaugund Arbeitstakt des Kolbens 2 kann das zwischen dem Kolben und dem Zylinder 1 befindliche 01 zunächst vergleichsweise leicht in die Kammer 10 gelangen, da sich in den erwähnten Arbeitsphasen jeweils ein Olkeil 11 hinter dem Ring 9 bzw. dessen Dichtungssteg 9' aufbaut und die Dich- tungs- bzw. Lauffläche 9" des Ringes mehr oder weniger von der Zylinderwand abhebt. Die von (dem unteren Ring bei der oben erwähnten Bewegungsrichtung des Kolbens durchgelassenen Olmengen treffen dann auf den gegen die genannte Bewegungsrichtung gerichteten Steg 8'des oberen TofHonsringes , so dass letzterer mehr oder weniger stark an die Zylinderwand angedrückt wird. Durch diesen Vorgang wird die Dichtungskammer 10 nach mehreren Kolbenhüben zunehmend mit 01 angefüllt.
Da das 01 keine Möglichkeit hat, aus der Kammer abzufliessen, steigt der Öldruck in der Dichtungskammer. Das führt zu einer noch festeren Anlage der Dichtungsflä- chen der Torsionsringe 8, 9 an der Zylinderwand. Dadurch können innerhalb kurzer Zeit in der Kammer 10 derart grosse, auf die Stege 8', 9' wirkende Anpressdrücke auftreten, die es dem von unten herangeführten 01 nicht mehr gestatten, den unteren Torsionsring 9 von seiner Auflage an der Zylinderwand abzuheben, so dass nunmehr keine oder nur noch ganz geringe Olmen-
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an10 zuweilen sogar ein ausserordentlich hoher Öl- druck auf, der dazu führen kann, dass die Torsionsringe 8,
9 an ihren wulstartigen Rückenteilen durch das 01 von ihren Auflagen in den zugehörigen Ringnuten abgehoben werden können Dadurch wird zunächst der Anpressdruck der Torsionsringe an der Zylinderlauffläche noch weiter steigen. Da jedoch dann das öl hinter dem Ringwulst abfliessen kann, tritt gleichzeitig eine Druckerniedrigung in der Kammer 10 auf, so dass sich ein Gleichgewichtszustand einstellt. Je grösser die Dichtungskammer 70 gehalten wird (Fig. 2), umso mehr 01-oder Dichtungsflüssigkeit kann sich in ihr ansammeln.
Dadurch, dass sich die Dichtungsflüssigkeit bzw. das 01 bei zu hohem Druck in der Kammer 10 Abflussmöglichkei- ten schafft, wird noch eine gewisse Spülung erreicht, durch die die anfallende und durch die Flüssigkeit aufgenommene Wärme beim Zurückströmen abtransportiert wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es möglich, eine Druckentlastung in der Kammer 10 in bestimmten Fällen dadurch zu erre : - chen, dass man in dem die Dichtungskammern enthaltenden Maschinenteil, also beispielsweise dem Kolben 2, verhältnismässig kleine Bohrungen 12 für die Ableitung des Öles vorsieht (Fig. 3).
Der Querschnitt dieser Bohrungen 12 kann so bemessen sein, 0dass die Drosselung in den Bohrungen 12 ausreicht, um eine Drucksteigerung in der Dichtungskammer 10 hervorzurufen, indessen ein Ansteigen des Druckes über einen bestimmten Höchstdruck hinaus verhindert.
Eine ähnliche Wirkung ist dann zu erreichen, wenn die Bohrung 12'nicht wie im Falle der Fig. 3 zwischen den beiden Torsionsringen 8, 9 sondern in Höhe des wulstartigen Rückenteiles, des unteren Torsionsringes 9 angeordnet werden (Fig. 4). Sobald dabei der Oldruck in der Dichtungklammer 10 soweit angestiegen ist, dass er den wulstartigen Rückenteil des Ringes 9 von dem Nutengrund'abzuheben vermag, kann das 01 durch die Bohrung 12'abfliessen. In diesem Fall wirkt also der Torsionsring wie ein überdruckventil,, da er die Bohrung 12'für den Abfluss des des nur bei einem bestimmten Mindestdruck freigibt.
Bei dieser Anordnung der Rücklaufbohrungen 12'kann je nach der Steifheit des Ringes 9, der Grösse der Bewegungsspiele und der Bohrungen 12'ein Gleichgewichtszustand für einen bestimmten Überdruck eingestellt werden, der grösser ist als bei Anordnung der Bohrungen 12 im Falle der Fig. 3.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Abdichtung von hin-und hergehenden oder
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Maschinenteilen, insbesondere Kolben, unter Verwendung von öl-oder gasdruckspannenden, aus einem wulstartigen Rückenteil und einem vom Flüssigkeits- oder Gasldruck beaufschlagten, schräg verlaufenden Dichtungssteg bestchenden Dichtungsringen, sogenannten Torsionsringen, gekennzeichnet durch eine Dichtungskammer, die von zwei sich in Abständen gegenüberliegenden Torsionsringen (8, 9) mit einander zugekehrt liegenden Dichtungsstegen (8', 9'), gebildet ist und die sich mit Flüssigkeit oder Gas anzufüllen vermag.