DE1001068B - Piston ring - Google Patents

Piston ring

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DE1001068B
DE1001068B DEM22298A DEM0022298A DE1001068B DE 1001068 B DE1001068 B DE 1001068B DE M22298 A DEM22298 A DE M22298A DE M0022298 A DEM0022298 A DE M0022298A DE 1001068 B DE1001068 B DE 1001068B
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Germany
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piston
ring
rings
sealed
piston ring
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Dipl-Ing Max Adolf Mueller
Dipl-Ing Wolfgang Glaser
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Goetzewerke Friedrich Goetze AG
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Goetzewerke Friedrich Goetze AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/12Details
    • F16J9/20Rings with special cross-section; Oil-scraping rings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip

Description

DEUTSCHESGERMAN

Gegenstand der Erfindung ist ein Kolbenring, also ein Element zur Abdichtung zwischen einem Zylinder und einem darin gleitenden Kolben, beispielsweise bei Brennkraftmaschinen oder Kolbenpumpen.The invention relates to a piston ring, that is to say an element for sealing between a cylinder and a piston sliding therein, for example in internal combustion engines or piston pumps.

Kolbenringe kann man in Nuten entweder des Kolbens oder des Zylinders einlegen. Im ersteren Fall gleiten sie mit ihrer freien, über die Nut hinausragenden Stirnseite auf der Zylinderlaufbahn, im letzteren Fall auf dem Kolbenmantel.Piston rings can be inserted into grooves in either the piston or the cylinder. In the former case they slide with their free face protruding beyond the groove on the cylinder liner, in the the latter case on the piston skirt.

Es ist bekannt, Kolbenringe durch den Druck des abzudichtenden Mediums, bei Brennkraftmaschinen also der Brenngase, zusätzlich zu der Federung des Ringes an die Zylinderwand anzupressen. Bei den üblichen Kolbenringen mit rechteckigem Querschnitt wirkt der Gasdruck meistens nur in den beiden Umkehrpunkten des Kolbens und ist von den Spielen zwischen Kolbenringflanke und Nutenflanke abhängig. Bei Kolbenringen mit L-förmigem Querschnitt werden die Brenngase hinter den an der Zylinderwand anliegenden Schenkel geleitet, wodurch dieser zusätzlich an die Zylinderwand angepreßt wird. Bei derartigen L-förmigen Ringen kann das Brenngas ständig hinter den Axialschenkel treten. Diese L-förmigen Ringe sind aber nicht elastisch genug, um sich allen Unebenheiten der Zylinderwand anpassen zu können. Auch neigen sie häufig zu vorzeitigem Brechen. Der Raum zwischen dem Axialschenkel und dem Kolbenmantel neigt dazu, sich mit Ölkohle oder anderen Verbrennungsrückständen vollzusetzen, wodurch die Beweglichkeit des Ringes beeinträchtigt oder gänzlich verhindert wird.It is known that piston rings are produced by the pressure of the medium to be sealed in internal combustion engines that is, the fuel gases, in addition to the springing of the ring, to press against the cylinder wall. With the usual Piston rings with a rectangular cross-section, the gas pressure usually only acts at the two reversal points of the piston and depends on the clearance between the piston ring flank and the groove flank. In the case of piston rings with an L-shaped cross-section, the combustion gases are behind those on the cylinder wall adjacent legs, whereby this is additionally pressed against the cylinder wall. With such L-shaped rings, the fuel gas can constantly step behind the axial leg. This L-shaped However, rings are not elastic enough to be able to adapt to all unevenness of the cylinder wall. They are also often prone to breaking prematurely. The space between the axial leg and the piston skirt tends to fill up with carbon or other combustion residues, causing the Mobility of the ring is impaired or completely prevented.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines aus Stahl, Gußeisen, Bronze, sonstigen Nichteisenmetallen oder aus Kunststoffen bestehenden Kolbenringes, bei dem der Druck des abzudichtenden Mediums die Anpreßkraft des Ringes bestimmt oder mitbestimmt, bei dem jedoch die geschilderten Nachteile der bekannten Kolbenringe nicht auftreten.The object of the invention is to create one made of steel, cast iron, bronze, other non-ferrous metals or piston ring made of plastics, in which the pressure of the medium to be sealed off the contact force of the ring is determined or co-determined, in which, however, the disadvantages of the known Piston rings do not occur.

Der erfmdungsgemäße Kolbenring besitzt zu diesem Zweck einen im Querschnitt kreisrunden Rückenteil und einen an diesen anschließenden Stegteil, der in Richtung zu dem abzudichtenden Raum geneigt ist. Die Stirnseite des Stegteiles bewirkt, unterstützt durch den Druck des abzudichtenden Mittels, die Abdichtung, und zwar dergestalt, daß der auf den Stegteil einwirkende Druck des abzudichtenden Mittels als Anstellkraft wirksam wird, die die Stirnseite des Kolbenringes an der Zylinderwandung bzw. bei in Nuten des Zylinders eingesetzten Ringen an dem Kolbenmantel zur dichtenden Anlage bringt. Der kreisrunde Rückenteil des Ringes liegt in einer ebenso profilierten Nut des Kolbens oder Zylinders. Der Kolbenring stützt sich einerseits mit der Stirnfläche seines Stegteiles an der Zylinderlaufbahn bzw. am KolbenringFor this purpose, the piston ring according to the invention has a back part that is circular in cross section and a web part adjoining this, which is inclined in the direction of the space to be sealed. The front side of the web part, supported by the pressure of the agent to be sealed, causes the seal, in such a way that the pressure of the means to be sealed acting on the web part as a setting force is effective, which the end face of the piston ring on the cylinder wall or at in Brings grooves of the cylinder inserted rings on the piston skirt to the sealing contact. Of the circular back part of the ring lies in an equally profiled groove of the piston or cylinder. Of the The piston ring is supported on the one hand with the end face of its web part on the cylinder liner or on the Piston ring

Anmelder:Applicant:

Goetzewerke Friedrich Goetze
Aktiengesellschaft, Burscheid bei Köln
Goetzewerke Friedrich Goetze
Aktiengesellschaft, Burscheid near Cologne

Dipl,-Ing. Max Adolf Müller, Köln,Dipl, -Ing. Max Adolf Müller, Cologne,

und Dipl.-Ing. Wolfgang Glaser, Burscheid bei Köln,and Dipl.-Ing. Wolfgang Glaser, Burscheid near Cologne,

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

Kolbenmantel und andererseits mit seinem runden Rückenteil im Grund der den Ring aufnehmenden Nut ab. Nuten zur Aufnahme von Kolbenringen mit halbkreisförmig abgerundetem Nutengrund sind an sich bekannt. Diese Nutenform soll bei den bekannten Konstruktionen aber lediglich einen günstigeren Wärmefluß im Kolben herbeiführen und eine Kerbbeanspruchung des Kolbens durch einen scharfkantigen Nutengrund verhindern.Piston skirt and on the other hand with its round back part in the base of the groove receiving the ring away. Grooves for receiving piston rings with a semicircular rounded groove base are per se known. In the known constructions, however, this groove shape is only intended to be a more favorable one Bring heat flow in the piston and a notch stress on the piston by means of a sharp-edged Prevent groove bottom.

Der Kolbenring gemäß der Erfindung kann sowohl geschlitzt als auch ungeschlitzt ausgeführt werden. Seine Wirkungsweise und seine Vorteile sind in beiden Fällen die gleichen.The piston ring according to the invention can be designed both slotted and unslotted. Its mode of action and its advantages are the same in both cases.

Der Stegring weist erfindungsgemäß an der dem abzudichtenden Raum zugewandten Seite eine Hohlkehle auf. Es ist auch möglich, den Ring nicht aus Vollmaterial auszubilden, sondern ihm ein geöffnetes Hohlprofil zu geben, wobei die Öffnung praktisch eine vergrößerte Hohlkehle darstellt bzw. in die Hohlkehle übergeht.According to the invention, the web ring has a groove on the side facing the space to be sealed on. It is also possible to make the ring not from solid material, but rather an open one To give hollow profile, the opening practically represents an enlarged groove or in the groove transforms.

Die Abdichtung ist so ausgebildet, daß im ruhenden Zustand der Stegring nicht fest an dem abzudichtenden Teil, der Zylinderwand oder dem Kolbenmantel anliegt. Beim Auftreten eines Druckes preßt sich dann der Stegring fest an, wobei sich der Dichtungsring um den Mittelpunkt des Rückenteiles dreht, so daß die Stirnseite des Stegteiles entsprechend den wirkenden Kräften fest angedrückt wird. Durch den entstehenden Gegendruck wird der Ring mit seinem kreisrunden Rückenteil gegen den entsprechend abgerundeten Grund der Nut gedrückt.The seal is designed in such a way that, in the resting state, the leg ring is not firmly attached to the one to be sealed Part, the cylinder wall or the piston skirt rests. When a pressure occurs, presses then the bar ring firmly attaches itself, whereby the sealing ring rotates around the center of the back part, so that the face of the web part is pressed firmly according to the forces acting. Through the the resulting counter pressure is the ring with its circular back part against the correspondingly rounded Pressed the bottom of the groove.

Durch die erfindungsgemäße Abdichtung wird erreicht, daß die axialen Spiele der Ringe in ihren Nuten sehr gering werden. Hierdurch wird die Kolbentemperatur erniedrigt, da das Ringspiel beträchtlichen Einfluß auf die Wärmeleitung vom Kolben in die Kolbenringe, von denen die Wärme an den Zylinder weitergeleitet wird, hat.The sealing according to the invention achieves that the axial play of the rings in their grooves are very small. This increases the piston temperature decreased, since the ring clearance has a considerable influence on the heat conduction from the piston in the piston rings from which the heat is transferred to the cylinder.

609 766/235609 766/235

Bei entsprechend dünnwandiger Ausführung des abgerundeten Bingteiles versucht der Gasdruck od. dgl. den Ring auseinanderzusperren. Dies hat einerseits eine Vergrößerung des Ringdurchmessers und andererseits des runden Profildurchmessers zur Folge. Bei Verwendung genügend elastischen Materials werden damit die Anlagekräfte noch weiter erhöht, was zur zusätzlichen Verbesserung der Abdichtung führt.With a correspondingly thin-walled design of the rounded Bing part tries the gas pressure or the like. To lock the ring apart. This has on the one hand an enlargement of the ring diameter and on the other hand the round profile diameter result. at Using enough elastic material, the contact forces are increased even further, which leads to additional improvement of the sealing leads.

Die Drehung des Ringes um seine Profilachse unter der Wirkung des Gas- bzw. Öldruckes und die dadurch im Rückenteil des Ringes erzeugte Spannung bewirkt neben der kräftigen Anlage beim Arbeitshub eine sehr geringe Anlage bei entgegengesetztem Lauf, wodurch die Reibungskräfte, die bei den bisherigen Abdichtungen infolge der Ringspannung ständig wirken, wesentlich vermindert werden. Sie treten nur dann auf, wenn von dem Ring die abdichtende Wirkung erfordert wird.The rotation of the ring around its profile axis under the effect of the gas or oil pressure and the resulting The tension generated in the back of the ring causes, in addition to the strong contact, on the working stroke a very small contact with the opposite direction, which reduces the frictional forces that existed with the previous Seals work constantly due to the hoop stress, are significantly reduced. You just kick then on when the sealing effect is required from the ring.

Wenn in beiden Bewegungsrichtungen eine Abdichtung erzielt werden soll, ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die einzelnen Ringe mit ihren geneigten Stegringen abwechselnd bzw. gruppenweise nach der einen oder anderen Seite weisend anzuordnen.If a seal is to be achieved in both directions of movement, it is within the scope of the invention possible, the individual rings with their inclined web rings alternately or in groups according to the to be arranged pointing one or the other side.

Der erfindungsgemäße Abdichtungsring kann sich der Unrundheit und Konizität des Zylinders bzw. des Kolbens infolge seiner Elastizität gut anpassen.The sealing ring according to the invention can adapt to the ovality and conicity of the cylinder or the Adjust the piston well due to its elasticity.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einigen Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigenIn the drawing, the subject matter of the invention is shown in some exemplary embodiments, specifically demonstrate

Fig. 1 bis 3 verschiedene Ausführungen von Ringen an einem Kolben im Ruhezustand des Kolbens,1 to 3 different designs of rings on a piston when the piston is at rest,

Fig. 4 bis 6 die gleichen Ringe im Betriebszustand des Kolbens,4 to 6 show the same rings in the operating state of the piston,

Fig. 7 eine abwechselnde Anordnung von Ringen an einem Kolben zur Abdichtung nach zwei Seiten.7 shows an alternating arrangement of rings on a piston for sealing on two sides.

Gemäß Fig. 1 und 4 ist in einer kreisrunden Nut 2 des Kolbens ein Massivring 3 angeordnet, der mit seinem kreisrunden Rücken 4 in der entsprechend ausgebildeten Nut 2 liegt. An den Rückenteil 3 schließt ein Stegteil 5 an, der in Richtung zum abzudichtenden Raum geneigt ist. Der Stegteil 5 ragt im Ruhezustand um einen geringen Betrag aus der Nut 2 hervor. Die Fläche der Stirnseite 6 des Stegteiles 5 bewirkt die Abdichtung. Eine Hohlkehle 7 ist an der Seite des Ringes 3 vorgesehen, die dem abzudichtenden Raum zugekehrt ist.1 and 4, a solid ring 3 is arranged in a circular groove 2 of the piston, which with its circular back 4 lies in the correspondingly designed groove 2. Closes to the back part 3 a web part 5 which is inclined in the direction of the space to be sealed. The web part 5 protrudes in the rest state out of the groove 2 by a small amount. The surface of the end face 6 of the web part 5 has the effect the seal. A groove 7 is provided on the side of the ring 3, which is to be sealed Facing the room.

Gemäß Fig. 2, 3, 5 und 6 besitzt der Kolbenring 8 ein geöffnetes Hohlprofil, dessen Öffnung 13 eine vergrößerte Hohlkehle darstellt bzw. mit der Hohlkehle verbunden ist.According to FIGS. 2, 3, 5 and 6, the piston ring 8 has an open hollow profile, the opening 13 of which is enlarged Represents a fillet or is connected to the fillet.

Bei Einsetzen der Ringe 3, 8 in Nuten des Kolbens bildet der Rückenteil 4 des Ringes die Innenseite der Dichtung und besitzt den kleinsten Durchmesser; bei in Nuten des Zylinders eingesetzten Ringen hat der Rückenteil des Ringes den größten Durchmesser.When the rings 3, 8 are inserted into grooves in the piston, the back part 4 of the ring forms the inside of the Seal and has the smallest diameter; in the case of rings inserted in the grooves of the cylinder, the The back part of the ring has the largest diameter.

In Fig. 7 ist eine vollständige Ringbestückung in einem Kolben 1 dargestellt. Der oberste Ring, dessen Stegteil 5 dem Kompressionsraum zugekehrt ist, wirkt als Kompressionsring, die beiden anderen Ringe, deren Stegteile 5 dem Kurbelraum zugekehrt sind, arbeiten als ölabstreif- bzw. Ölregulierringe.In Fig. 7 a complete ring assembly in a piston 1 is shown. The top ring whose The web part 5 faces the compression space, acts as a compression ring, the other two rings, whose web parts 5 face the crankcase, work as oil control or oil regulating rings.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Kolbenring, dadurch gekennzeichnet, daß er einen im Querschnitt kreisrunden Rückenteil (4) und einen an diesen anschließenden Stegteil (5) besitzt, der in Richtung zum abzudichtenden Raum geneigt ist, wobei die Stirnseite (6) des Stegteiles, unterstützt durch den Druck des abzudichtenden Mittels, die Abdichtung bewirkt, und zwar dergestalt, daß der auf den Stegteil (5) einwirkende Druck des abzudichtenden Mittels als Anstellkraft wirksam wird, die die Stirnseite (6) des Kolbenringes an der Zylinderwandung zur dichtenden Anlage bringt.1. Piston ring, characterized in that it has a circular cross-section back part (4) and has a web part (5) adjoining this, which extends in the direction of the space to be sealed is inclined, the end face (6) of the web part, supported by the pressure of the seal Means that causes the seal, in such a way that the acting on the web part (5) Pressure of the agent to be sealed acts as a contact force that affects the end face (6) of the piston ring brings to the cylinder wall to the sealing system. 2. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stegteil (5) an der dem abzudichtenden Raum zugewandten Seite eine Hohlkehle (7) aufweist.2. Piston ring according to claim 1, characterized in that the web part (5) on the to be sealed Has a groove (7) facing the room. 3. Kolbenring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring als ein zum abzudichtenden Medium hin geöffnetes Hohlprofil ausgebildet ist.3. Piston ring according to claim 1 or 2, characterized in that the ring as a to be sealed Medium open hollow profile is formed. 4. Mit Ringen nach den Ansprüchen 1 bis 3 ausgestattete Kolbenabdichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (3, 8) mit ihren Stegteilen (5) abwechselnd nach der einen oder anderen Richtung geneigt in den Kolben eingebaut sind.4. Piston seal equipped with rings according to Claims 1 to 3, characterized in that that the rings (3, 8) with their web parts (5) alternately in one direction or the other are built into the piston at an incline. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 147 205, 461593, 671.
Considered publications:
German patent specifications No. 147 205, 461593, 671.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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