Abdichtung zwischen einem Kolben und der zylindrischen Innenwand eines umgebenden Gehäuses Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abdich tung des Ringspaltes zwischen einem Kolben und einer diesen annähernd koaxial umgebenden zylinder- förmigen Innenwand eines Gehäuses, wobei eine Membran an dem Kolben und an der umgebenden Wand befestigt ist. Die Membran, welche durch ein Stützorgan gestützt wird, bildet mit diesem in dem Ringspalt einen Wulst, welcher sich bei einer Längs bewegung des Kolbens abwälzt.
Abdichtungen dieser Art werden beispielsweise bei Temperatursteuerungen benötigt, bei denen ein Sattdampfmedium in einem abgeschlossenen Raum vorgesehen ist und wobei der Sattdampf auf einen Kolben einen von der Tempera tur abhängigen Druck ausübt. Die durch Druckände rungen hervorgerufenen Kolbenbewegungen können dann zu Steuerzwecken herangezogen werden. Die Abdichtung gemäss der Erfindung kann nun mit Vor teil bei Steuereinrichtungen dieser Art zur Abdichtung des steuernden Sattdampfmediums verwendet werden.
Abdichtungen der erwähnten Art sind bekannt, weisen jedoch einige Nachteile, insbesondere bei ho her Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten der Membrane, auf. Bei bisher bekannten Abdichtungen besteht das Stützorgan aus einzelnen voneinander ge trennten Drähten oder Streifen, an denen die Mem bran selbst befestigt ist. Während der Längsbewegung des Kolbens und des Abrollens des durch. die Membran und das Stützgitter gebildeten Ringwulstes verändert sich der Abstand zwischen den einzelnen Stützdrähten bzw. Streifen, so dass die Membran abwechslungs weise zwischen benachbarten Stützdrähten gedehnt und komprimiert wird.
Herrscht eine Druckdifferenz zwischen den beiden Membranhälften, so besteht die Gefahr, dass Membranteile zwischen zwei benachbar ten Stützteilen eingeklemmt werden, wodurch leicht Perforationen und somit Undichtigkeiten entstehen können.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bisher be kannten Anordnung bestand darin, dass die zur Stüt zung der Membran dienenden Drähte der Längs bewegung des Kolbens in dem umgebenden Zylinder einen erheblichen mechanischen Widerstand entgegen setzen. Bei einer Längsverschiebung musste also je weils eine bestimmte Kraft aufgewendet werden, um die durch die Drähte verursachten Gegenkräfte zu überwinden. Soll der Kolben beispielsweise auf Druck differenzen zwischen dem Medium der einen Seite der Membran und der auf den Kolben einwirkenden Kräfte ansprechen, wird die Empfindlichkeit der ge samten Anordnung auf Grund der zur Verschiebung erforderlichen Kräfte wesentlich vermindert.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnungen besteht darin, dass durch die Kraftaufnahme des die Stützdrähte bildenden Materials dieses relativ schnell ermüdet. Für den Fall von hohen Wechselzahlen kön nen hierdurch sehr bald Zerstörungen dieser Stütz drähte auftreten.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, dass das Stützorgan mehrere sich mindestens teilweise überdeckende me tallische Streifen aufweist, welche mindestens annä hernd eine geschlossene Fläche bilden, welche an dem Kolben und dem umgebenden Gehäuse befestigt sind, wobei die Streifen höchstens 0,06 mm stark sind, ferner dadurch, dass die Membran auf der im Bereich des Wulstes konkav verlaufenden Fläche des Stütz organs aufliegt.
In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, wo bei zeigen: Fig. 1 die Anordnung der Membran zwischen einem Kolben und einer Zylinderwand im Schnitt, Fig. 2 und 3 je einen Querschnitt durch die An ordnung gemäss Fig. 1 entlang der Linie 11-II, mit je einer möglichen Anordnung der einzelnen Streifen des Stützorgans, Fig. 4, 5 und 6 je eine schematische Darstellung eines Details vor dem Einbau.
Fig. 1 zeigt einen Kolben 7 und Gehäuse 6 im Schnitt mit eingebauter Abdichtung. In einem zylin drischen Gehäuse 6 bewegt sich ein Kolben 7 in Längsrichtung. Zwischen Kolben und der diesen an nähernd koaxial umgebenden, zylindrischen Innen wand des Gehäuses verbleibt ein Ringspalt 8, in wel chem sich der durch die Membran 12 und das Stütz organ gebildete Ringwulst befindet, der sich bei der Längsbewegung des Kolbens abwälzt. Die Membran 12 liegt im Bereich des Wulstes auf die konkav ver laufende Fläche des Stützorgans 1 auf. Bei der dar gestellten Anordnung herrscht in dem oberhalb des Kolbens befindlichen Raum 9 ein höherer Druck als in dem unteren, den Ringspalt 8 enthaltenden Raum.
Konzentrisch auf dem Kolben ist mittels einer Schraube 10 eine Befestigungsplatte 11 gehalten, welche ihrerseits die beispielsweise aus Gummi beste hende Membran 12 und das unter ihr liegende Stütz organ 1 festhält. Das zylindrische Gehäuse besitzt bei 14 eine Schulter, auf welcher die äusseren Enden des Stützorgans sowie der äussere Umfang der Membran mittels eines Schraubenrings 15 festgeklemmt sind. Die Membran 12 ist hierbei nur an der Stirnfläche des Kolbens und an der Schulter 14 mit dem Stützorgan verbunden, während sie an den übrigen Teilen ledig lich auf das Organ aufliegt. Die Membran ist somit frei beweglich und keiner durch das Stützorgan ver ursachten Materialbeanspruchung unterworfen.
Die Membran 12 besteht vorzugsweise aus Gummi, so dass sie sich immer an das Stützorgan anschmiegen kann.
In Fig. 4 ist das Stützorgan vor seinem Einbau dargestellt, das eine Scheibe 20 bildet, welche radial von aussen nach innen derart eingeschnitten ist, dass einzelne Streifen 21 entstehen. Die Scheibe enthält ferner eine zentrale Bohrung 22, mittels welcher sie auf dem Kolben 7 befestigt werden kann. Die äusseren Enden der einzelnen Streifen 21 des Stützorgans lie gen nach dem Einbau auf der Schulter 14 des Zylin dergehäuses auf und werden hier durch den Schrau benring 15 gehalten.
Die einzelnen Streifen 21 des Stützorgans bilden zusammen mit der Membran 12 in dem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Kolben und der um gebenden Wand einen Wulst, welcher sich bei einer Längsbewegung des Kolbens abwälzt. Hierbei werden die Innenseiten der Streifen komprimiert, während die Aussenseiten gedehnt werden. Die Stützorgane beste hen aus mindestens einer metallischen Folie, deren Stärke so gewählt ist, dass das Folienmaterial an kei ner Stelle derart beansprucht wird, dass es die Elasti- zitätsgrenze verlässt.
Für alle praktisch vorkommen- den Fälle kann dies dadurch erreicht werden, dass die Foliendicke gleich oder kleiner als 0,06 mm gewählt wird. Durch diese Stärke können ferner in dem Ma terial keine Kräfte entstehen, welche einer Längs bewegung des Kolbens einen Widerstand entgegen setzen, so dass der Kolben praktisch frei und rei bungsfrei beweglich ist.
Ferner ist die Anordnung so getroffen, dass an allen Stellen des Ringwulstes zwischen den einzelnen Streifen keinerlei Zwischenräume entstehen, zwischen welche die über dem Stützorgan liegende Membran eingeklemmt werden könnte. In vielen Fällen kann dies bereits durch die Verwendung einer einzigen, wie in Fig.4 gezeigten Folie erreicht werden. Da der Aussendurchmesser des vor dem Einbau scheibenför migen Stützorgans wesentlich grösser ist als der In nendurchmesser D des zylinderförmigen Gehäuses, an welches die äusseren Enden der einzelnen Streifen des Stützorgans anliegen, überdecken sich diese einzelnen Streifen zumindest teilweise, so dass keine Zwischen räume zwischen den Streifen entstehen können.
Vor zugsweise werden jedoch zwei wie in Fig. 4 gezeigte Folien derart übereinander angeordnet, dass beispiels weise jeweils ein Streifen der einen Folie den radialen Einschnitt zwischen zwei Streifen der anderen Folie überdeckt.
Fig. 5 zeigt eine weitere Folie, welche sich von der in Fig. 4 gezeigten lediglich dadurch unterschei det, dass jeweils zwischen zwei Streifen 21 ein Zwi schenraum verbleibt. Dies bringt insbesondere bei der Herstellung einen wesentlichen Vorteil, da die ge samte Folie nur durch einen einzigen Stanzprozess gewonnen werden kann.
Das Stützorgan muss jedoch nicht notwendiger weise aus miteinander verbundenen Streifen bestehen, die Streifen können auch ohne weiteres einzeln her gestellt und einzeln an dem Kolben bzw. dem um gebenden Gehäuse befestigt sein.
In Fig. 2 sind die einzelnen Streifen so angeord net, dass ein Streifen einer Lage jeweils zwischen zwei Streifen einer anderen Lage liegt. Diese Anordnung tritt beispielsweise immer dann auf, wenn zwei Folien gemäss Fig. 5 übereinander angeordnet sind und ge meinsam das Stützorgan bilden.
Bei der Anordnung der einzelnen Streifen gemäss Fig. 3 überdeckt jeweils ein Streifen den nächsten; diese Anordnung ist insbesondere bei Verwendung einer einzelnen Folie gemäss Fig. 4 von Vorteil, sie lässt sich jedoch auch dann anwenden, wenn einzelne Stützstreifen verwendet werden.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausbildung des Stütz organs. Es besteht hier aus einzelnen Streifen 30, welche durch einen Quersteg 31 miteinander verbun den sind. Dieser Quersteg kann beispielsweise zwei mal um den Kolben gewickelt und so befestigt wer den. Es ist jedoch darauf zu achten, dass jeweils die Streifen der zweiten Umwicklung auf die Zwischen räume der ersten Umwicklung zu liegen kommen. Die Befestigung der Streifen an der Innenwand des um gebenden zylinderförmigen Gehäuses kann dabei in gleicher Weise durchgeführt werden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.
Durch die dargestellte Anordnung und Ausbil dung der Abdichtung wird erreicht, dass einerseits in dem das Stützorgan bildenden Material keine Kräfte auftreten, welche einer Bewegung des Kolbens einen Widerstand entgegensetzen und das Material selbst ermüden und zerstören können, anderseits dass die Membran an keiner Stelle zwischen zwei Streifen ein geklemmt und abgeschert werden kann. Die Mem bran dient bei der betriebenen Abdichtung lediglich noch dazu, ein Hindurchdiffundieren des abzudich tenden Mediums durch das Stützorgan zu verhindern.