Dichtungseinrichtung mit einteiligen Ringen, insbesondere für Kolben von Kolbenkraftmaschinen. Die Erfindung betrifft eine DicUtungs- einrichtung mit einteiligen Ringen, insbeson dere für Kolben von Kolbenkraftmäschinen.
Die Dichtungswirkung zum Beispiel von Kolbenringen beruht auf dem einwandfreien Anliegen einerseits der Lauffläche an der Zylinderwandung, anderseits der einen Flä che des Ringes an der entsprechenden Fläche der Nute. Während die abdichtende Wir kung mit der Zylinderwandung durch die Anpresskraft-des Ringes und den hinter dem Ring wirksamen Druck gewährleistet wird, wird infolge der Bewegung des Ringes in der Nute, z. B. durch Massenkräfte und Reibung, der Ring zeitweise von seiner Auflagefläche abgehoben.
In diesem Augenblick können bei Brennkraftmaschinen zum Beispiel Gase hinter dem Ring hindurch nach unten strö men, wobei Korrosionen, Erosionen und un zulässige Erhitzung der Dichtungsfläche auftreten.
Die Erfindung bezweckt, bei Bewegun gen des Ringes in der Nute die Durchlässig- keit zu verringern., indem zwischen Ring und Nute als Labyrinth wirksame Vorrichtungen vorgesehen sind. Insbesondere können der Nutengrund und die ihm zugewendete Seite des Ringes ineinandergreifende Teile auf weisen.
Auf der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung schematisch dar gestellt.
Fig. 1 zeigt den Kolben einer einfach wirkenden Brennkraftmaschine, Fig. 2 bis 6 verschiedene Ausführungs beispiele.
In Fig. 1 hat der Kolben 1 einen Kopf teil 2 und einen Mantelteil 3. Diese werden gemeinsam mit der Kolbenstange 4 durch nicht gezeichnete Bolzen verbunden. Im Kopfteil 2 sind Kolbenringe 5 eingelassen.
Zwischen je einem Kolbenring 5 und sei ner Nute 6 sind in Fig. 2 als läbyrinthbil- dende Vorrichtungen Ausnehmungen 7 am Ring 5 vorgesehen. Die stehengebliebenen Teile 8 der Stirnflächen am Ring 5 bilden Drosselstellen für allfälliges hinter dem Ring herum strömendes Gas. Das Gas entspannt sich beim Eintreten in die Ausnehmungen i und bildet darin Wirbel, die dazu beitragen. den Durchtritt von Gas hinter dem Ring 5 herum zu verringern. Nach Fig. 3 sind die Ausnehmungen 9 in der Seitenfläche der Nute 6 vorgesehen.
Die abdichtende Wir kung ist dieselbe wie in Fig. 2.
In Fig. 4 sind am Nutengrund 10 zwei Rippen 11 vorgesehen, die in Nuten 12 des Ringes eingreifen. Die Dichtungsflächen 13 zwischen jeder Rippe 11. und ihren Nuten 12 dienen als Drosselstellen; die dazwischenlie genden, für die, Bewegung des Diehtungs- ringes erforderlichen, freien Räume 14 er geben mit den vorgenannten Drosselstellen 13 die labyrinthbildende Einrichtung.
In Fig. 5 ist am Nutengrund 10 eine ein zige Rippe 11 vorgesehen, welche in eine Nute 12 des Ringes 6 eingreift.
In Fig. 6 ist der Ring 5 mit der Rippe 15 versehen, die in eine Nute 16 im Nutengrund 10 greift.
Die Dichtungsringe 5 werden auf ihrer obern Seite vom Druck im Brennkraftzylin- der und auf der dem Nutengrund 10 gegen überliegenden Rückseite des Ringes von einem Teil dieses Druckes belastet: denn die Labyrinthe bewirken, dass nicht der volle Druck auf die Rückseite zur Geltung kommt. In den Fig. 4, 5 und 6 wirkt der volle abzu dichtende Druck p lediglich auf den obern Teil der Rückseite, bis zu der obersten Dros selstelle 13 zwischen der obersten Rippe 11 und der Nute 12.
In Fig. 2 und 3 wird der Druck hinter dem Ring<B>5</B> infolge der Laby- rinthe 7, 8 bereits auf einen Druck p* ver ringert sein. Durch entsprechende Bemes sung und Anordnung der Rippen und Nuten bezw. der Ausnehmungen kann der Anpress- druck des Ringes auf die Lauffläche bis zu einem gewissen Grad beeinflusst werden.
Die Rippe 1l bezw. 15 in Fig. 5 und 6 kann zum Beispiel asymmetrisch zur Mitte des Ringes 5 angeordnet sein (Fig. 6<B>)</B>, damit die noch vom Druck p belastete, dem Nutengrund ge genüberliegende Fläche des Ringes dem ge- wünschten Anpressdruck des Ringes auf seine Lauffläche entspricht.
Die zweifache Lagerung des Ringes so wohl auf der Nutenseitenwand, wie auch im Labyrinth gemäss Fig.4 bis 6 hat überdies den Vorteil, dass nämlich der Ring wie in einem Kammlager sicher in dieser Nute ge halten wird. Bei der Anwendung der Erfin dung an bestehenden Kolben kann die Rippe 11 in Fig. 5 als Ring für sich ausgebildet und in den Nutengrund eingelassen sein.. So wohl mit nach aussen, als auch nach innen spannenden Dichtungsringen versehene Dich tungseinrichtungen für Kolben, Kolbenstan gen, Wellen u. a. können in der beschrie benen Weise ausgebildet sein.
Sealing device with one-piece rings, in particular for pistons of reciprocating engines. The invention relates to a sealing device with one-piece rings, in particular for pistons of piston power machines.
The sealing effect of piston rings, for example, is based on the perfect contact between the running surface on the one hand and the cylinder wall and on the other hand the one surface of the ring on the corresponding surface of the groove. While the sealing We effect with the cylinder wall by the contact pressure of the ring and the effective pressure behind the ring is guaranteed, as a result of the movement of the ring in the groove, z. B. by inertial forces and friction, the ring is temporarily lifted from its bearing surface.
At this moment in internal combustion engines, for example, gases behind the ring can flow downwards, with corrosion, erosion and impermissible heating of the sealing surface occurring.
The aim of the invention is to reduce the permeability when the ring moves in the groove by providing devices that act as a labyrinth between the ring and the groove. In particular, the groove base and the side of the ring facing it can have interlocking parts.
In the drawing some Ausfüh approximately examples of the invention are shown schematically.
Fig. 1 shows the piston of a single-acting internal combustion engine, Fig. 2 to 6 different execution examples.
In Fig. 1, the piston 1 has a head part 2 and a shell part 3. These are connected together with the piston rod 4 by bolts, not shown. Piston rings 5 are embedded in the head part 2.
Between each piston ring 5 and its groove 6, recesses 7 are provided on the ring 5 in FIG. 2 as läbyrinth-forming devices. The remaining parts 8 of the end faces on the ring 5 form throttling points for any gas flowing around behind the ring. The gas relaxes when it enters the recesses i and forms vortices therein, which contribute to this. to reduce the passage of gas around behind the ring 5. According to FIG. 3, the recesses 9 are provided in the side surface of the groove 6.
The sealing effect is the same as in FIG. 2.
In Fig. 4, two ribs 11 are provided on the groove bottom 10, which engage in grooves 12 of the ring. The sealing surfaces 13 between each rib 11 and its grooves 12 serve as throttling points; the intervening, for the movement of the Diehtungsringes required, free spaces 14 he give with the aforementioned throttle points 13, the labyrinth-forming device.
In Fig. 5 a one zige rib 11 is provided on the groove bottom 10, which engages in a groove 12 of the ring 6.
In FIG. 6, the ring 5 is provided with the rib 15 which engages in a groove 16 in the groove base 10.
The sealing rings 5 are loaded on their upper side by the pressure in the internal combustion cylinder and on the rear side of the ring opposite the groove base 10 by part of this pressure: because the labyrinths ensure that the full pressure on the rear side does not come into play. 4, 5 and 6, the full pressure p to be sealed acts only on the upper part of the rear side, up to the uppermost Dros selstelle 13 between the uppermost rib 11 and the groove 12.
In FIGS. 2 and 3, the pressure behind the ring <B> 5 </B> as a result of the labyrinths 7, 8 will already have been reduced to a pressure p *. Bezw by appropriate dimensioning and arrangement of the ribs and grooves. the recesses, the contact pressure of the ring on the running surface can be influenced to a certain extent.
The rib 1l respectively. 15 in FIGS. 5 and 6 can, for example, be arranged asymmetrically to the center of the ring 5 (FIG. 6), so that the surface of the ring which is still loaded by the pressure p and opposite the groove base is the desired Corresponds to the contact pressure of the ring on its running surface.
The double storage of the ring on the side wall of the groove, as well as in the labyrinth according to FIGS. 4 to 6, also has the advantage that the ring is held securely in this groove like in a comb bearing. When using the inven tion on existing pistons, the rib 11 in Fig. 5 can be designed as a ring by itself and be embedded in the groove base , Waves, etc. a. can be designed in the manner described enclosed.