DE1918690A1

DE1918690A1 - Spaltabdichtung an kreiszylindrischen ungeschmierten Flaechen,insbesondere fuer trockenlaufende Kolben bzw. Kolbenstangen eines Kolbenverdichters

Info

Publication number: DE1918690A1
Application number: DE19691918690
Authority: DE
Inventors: Oswald Kraiss; Albert Riedel
Original assignee: Karl Huth & Soehne; Demag AG
Current assignee: Karl Huth & Soehne; Mannesmann Demag AG
Priority date: 1969-04-12
Filing date: 1969-04-12
Publication date: 1970-10-22
Also published as: BE747259A; NL7005041A; GB1298856A; DE1918690C3; DE1918690B2

Description

DEMAG Aktiengesellschaft 10. April 1969

41 Duisburg 5447 - Do/Schi

Wolfgang-Reuter-Platz

Karl Huth & Söhne,
712 Bietigheim
Etzelstraße 10

Spaltabdichtung an kreiszylindrischen ungeschmierten Flächen, insbesondere für trockenlaufende Kolben bzw. Kolbenstangen eines Kolbenverdichters

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spaltabdichtung an kreiszylindrischen ungeschmierten Flächen, insbesondere für trockenlaufende Kolben bzw. Kolbenstangen eines Kolbenverdichters mit einer Folge Abstand haltender, in Trägerringen eingesetzter Dichtungsringe aus selbstschmierendem Werkstoff, insbesondere PTFE-Basis.

Es ist eine Einrichtung zur Spaltabdichtung an kreiszylindrischen, ungeschmierten Flächen, insbesondere für trockenlaufende Kolben und Kolbenstangen, bekannt mit einer Folge von aus einem Dichtungsring aus selbstschmierendem, der Extrusion unterliegendem Werkstoff, wie z. B. Graphit, Kunststoff, und mindestens einem Stützring bestehenden, in je einem Abstand haltenden und dabei eine Ringnut bildenden Trägerring eingesetzten Dichtelementen.

Die Spaltabdichtung wird erreicht durch gegenseitige planparallele Kontaktflächen aller Ringe sowie mit in ebener Stoßfuge gespaltenen einteiligen Dichtungsringen, denen je ein flacher Stützring mit zur kreiszylindrischen Gegenlauffläche weisender Konusfläche, deren scharfe Kante dem Dichtungsring benachbart ist, zugeordnet ist, wobei die Ausführung in sich geschlossen ist und solche Durchmessermaße vorgesehen sind, die ein minimales Laufspiel an der Gegenlauffläche und ein das Laufspiel des Trägerringes geringfügig übersteigendes Spiel innerhalb der Nut gewährleisten.

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Bei dieser Spaltabdichtung mit stoßfugegespaltenem Dichtungsring ist es erforderlich, die radiale Spannkraft entweder durch Selbstspannung des Dichtringes oder durch eine zusätzliche Spannfederkraft bzw. zusätzlich durch den Gasdruck zu erzeugen.

Durch die dauernd erforderliche, verhältnismäßig hohe Radialspannung des stoßfugegespaltenen gespannten Dichtringes kann erst die gewünschte Spaltabdichtung des gleitenden Kolben-Bauteiles erzielt werden.

. Entsprechend der vorhandenen Gleitgeschwindigkeit bzw. der * erzielten Radialspannung (spezifische Flächenpressung) entsteht eine verhältnismäßig starke Abnutzung an der Dichtgleitfläche des gespaltenen Dichtungsringes.

Wegen der vorhandenen Stoßfuge mit erhöhter zu erzeugender Radialspannung ist mindestens ein Stützring dem Dichtungsring zuzuordnen. Neben dem so erhöhten Elementenaufwand sind die Einbautoleranzen innerhalb einer Ringnut des Trägerringes ungünstiger, und der erforderliche Wärmeübergang zwischen Kolben bzw. Kolbenstange und Gegengleitflache wird dadurch nachteilig beeinflußt.

Ferner ist bei der bekannten Spaltabdichtung v/egen der Stoß-) fugenausbildung mit Längsspaltverlusten zu rechnen.

Ziel der Erfindung ist es, eine Spaltabdichtung vorzusehen, bei der die Radialspannung nur entsprechend der Eigenführungsaufgabe des Dichtungsringes bemessen wird, um den Verschleiß des Dichtungsringes auf ein Minimum herabzusetzen unter gleich zeitiger Beibehaltung einer der bekannten Dichtung vergleichbar guten Spaltabdichtung.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in der Ringnut der in axialer Folge angeordneten, als Kammerringe ausgebildeten Trägerringe ein an sich bekannter, in

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sich-geschlossener, zusätzlich durch eine Einlage verstärk-. ter PTFE-Kolbenring radial bewegbar angeordnet ist, der einen Abdichtdurchmesser aufweist, der durch betriebsbedingte Erwärmung mit Minimalspiel die Gegenlauffläche berührt und daß zusätzlich mindestens ein Führungsring dem Kolben bzw. der Kolbenstange zugeordnet ist.

Durch diese Lösung wird dem Aufbau der Spaltabdichtung nach Je Ringnut nur ein Element vorgesehen, das den Spalt abdichtet, das die Gegenlauffläche nur noch zur Eigenführung berührt und dadurch die erzeugten Radialkräfte und die damit verbundene Abnutzung verhältnismäßig gering sind.

Ferner treten bei der gewählten neuen Anordnung keine Längsspaltverluste auf, weil der vorgesehene PTFE-Kolbenring ungeteilt, also endlos ist.

Des weiteren ist der Dichteffekt mit dem des bekannten Dichtungsrings vergleichbar, ohne daß er dessen Nachteile aufweist, und die wie bei der bekanntenftiordnung vergleichbar vorhandene Wärmemenge ist erheblich günstiger abzuleiten, weil der Wärmeübergang von Kolben oder Kolbenstange nur über die axialen Anlageflächen des einen je Ringnut vorhandenen PTFE-Kolbenrings auf die Gegenlauffläche stattfindet im Gegensatz zur bekannten Anordnung, bei der der Wärmetransport zusätzlich über den bzw. die Stützringe erfolgen muß.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der PTFE-Kolbenring durch eine insbesondere eingesinterte Einlage, insbesondere Stahlring mit Profilform, verstärkt sein. Bevorzugt erhält die Einlage umfangsverteilt angeordnete Kerben, die eine günstige Verankerung innerhalb des PTFE-Ringes gewährleisten.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Erfindung dargestellt und erläutert.

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Es zeigt

Pig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen Kolben eines Kolbenverdichters mit einlageverstärkten PTPE-Kolbenringen und Führungsring,

Pig. 2 eine Ausführung eines PTPE-Kolbenringes mit Profileinlage im Teilquerschnitt,

Pig. J5 eine zur Verstärkung eines PTPE-Kolbenringes dienende

metallene Profileinlage im Teilquerschnitt (vergrößerter Maßstab'),

Pig. 4 die Draufsicht auf die Profileinlage nach Fig. 3.

'Nach Fig. 1 ist der Kolben eines Kolbenverdichters mit 1 bzeichnet; er besteht aus einem Teil la mit Kammerringnut 7 und axial fest, jedoch lösbar angeschlossenen sogenannten Kammerringen 5, 6 usw. mit ebenfalls gleichen Kammerringnuten 7· Die Gegenlauffläche des Zylinders 2 ist mit 2a bezeichnet. Im Kolbenteil la ist ein sogenannter Führungsring 3 für den Kolben 1 angeordnet.

In jede Kammerringnut 7 ist ein endloser einlageverstärkter PTFE-Kolbenring 4 mit Radialspiel 8 eingesetzt. Dieser Kolbenring ist während des Betriebes radialbewegbar.

Jeder Kolbenring 4 ist so bemessen, daß er durch die betriebsbedingte Erwärmung in seinem Bereich mit seinem Abdichtdurchmesser mit Minimalspiel die Gegenlauffläche 2a berührt; d. h. er berührt nur.so eben die Gegenlauffläche und überträgt keine Kraft aus der Kolbenführung bzw. Radialspannkraft auf die Gegenlauffläche.

Jeder Kolbenring 4 berührt somit die Gegenlauffläche nur mehr noch zum Zwecke der Eigenführung. Die dabei auftretende Kraft und daraus resultierende Abnutzung ist verhältnismäßig gering und die sogenannte Standzeit, d. i. die Anzahl der möglichen Betriebsstunden, ist somit erheblich günstiger, als bei der bekannten vergleichbaren Spaltabdichtung.

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Aufgrund des vorhandenen und für jeden PTFE-Kolbenring in der axialen Folge wählbaren Minimalspaltes zwischen Kolbenring 4 imd Gegenlauffläche 2a ist der Spaltdichteffekt vergleichbar mit dem erheblich aufwendigeren und mit Nachteilen behafteten bekannten Dichtelement. Der Selbstschmiereffekt während der Gfeitbewegung wird wie im bekannten Anwendungsfall ohne Nachteil beibehalten.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung eines endlosen PTFE-Kolbenringes 4, der eine eingesinterte Stahlringeinlage 9 mit T-Querschnitt aufweist. Durch diese Einlage im allseits geschlossenen Ringquerschnitt wird der Kolbenring verstärkt. Die Wärmedehnung des PTFE-Ringes wird durch die Stahleinlage verhältnismäßig stark gehemmt'. Die Einlage dient dem Zweck, die Radialspannung des Ringes 4 nur so groß werden zu lassen, wie es für eine gute Spaltabdichtung bei PTFE-Ringeigenführung gewünscht wird.

Fig. J5 und 4 zeigen eine bevorzugte Ausführung einer metallenen Einlage für den PTFE-Ring.

Die Metalleinlage 9 kann je nach Durchmesser und Profilwahl des Dichtelementes auch einen anderen Querschnitt, z, B. Doppel-T-Querschnitt, U-Querschnitt, Rund-Querschnitt o. ä. aufweisen. In jedem Fall erhält die Metalleinlage bevorzugt an den Rändern mehrere umfangsverteilt angeordnete Einkerbungen zur günstigen Verankerung der Einlage innerhalb des Diehtelements,

Die Einbettung der Metalleinlage 9 wird so vorgenommen, daß ein Teil des erforderlichen Kunststoffgranulats in Qie Preßform eingefüllt und mit Hilfe eines Preßstempels, der an seiner Stirnfläche das Halb-Profil der Metalleinlage aufweist, vorverdiohtet wird.

In diese vorverdichtete Preßmasse mit eingeformter Profilnut wird der Metallring eingelegt und das restliche Kunststoffgranulat in die Preßform eingefüllt. Mit Hilfe eines weiteren

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Preßstempels, der eine ebene Stirnfläche aufweist, erfolgt das Fertigpressen des Dichtelemerits.

Die Sinterung kann frei oder im Werkzeug vorgenommen werden.

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ORSGfNAL INSPECTED

Claims

Patentansprüche

Spaltabdichtung an kreiszylindrischen, ungeschmierten Flächen, insbesondere für trockenlaufende Kolben bzw. Kolbenstangen eines Kolbenverdichters, mit einer Folge abstandhaltender, in Trägerringen eingesetzter Dichtungsringe aus selbstschmierendem Werkstoff, insbesondere auf der PTFE-Basis,
dadurch gekennzeichnet,

daß in der Ringnut (7) der in axialer Folge angeordneten, als Kammerringe (5*6...) ausgebildeten Trägerringe und des Kolben- bzw. -Stangenteils (la) ein an sich bekannter, in sich geschlossener und zusätzlich einlageverstärkter PTFE-Kolbenring (4) radialbewegbar angeordnet ist, der einen Abdichtdurchmesser aufweist, der durch betriebsbedingte Erwärmung mit Minimalspiel die Gegenlauffläche (2a) berührt und daß zusätzlich mindestens ein an sich bekannter Führungsring im Kolben- bzw. -stangenteil (la) angeordnet ist.
2. Spaltabdichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der PTFE-Kolbenring (4) durch eine eingesinterte Einlage, insbesondere Profil-Stahlring (9), verstärkt ist.

J). Spaltabdichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die eingesinterte Metalleinlage (9) an ihren Rändern mehrere umfangsverteilt angeordnete Einkerbungen (10) zum Zwecke der Verankerung im Dichtelementwerkstoff aufweist.

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