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Anspruch auf inländische Priorität
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß 35 U. S. C. § 119 aus der US vorläufigen Patentanmeldung Nr. 61/446,501, eingereicht am 25. Februar 2011, deren Offenbarung hierin durch die Bezugnahme vollständig eingeschlossen ist.
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Querverweise auf verwandte Anmeldungen
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Diese Anmeldung ist verwandt mit der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2006-0031762 , eingereicht am 07. April 2006, deren Offenbarung hierin durch die Bezugnahme vollständig eingeschlossen ist.
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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die hierin beanspruchte Erfindung betrifft allgemein Axialkolbenpumpen und genauer die Mechanik des Zylinders und des Kolbens.
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Hintergrund der Erfindung
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Axialkolbenpumpen sind im Fachgebiet gut bekannt. Eine typische Axialkolbenpumpe umfasst einen Zylinderblock, in dem eine Reihe von Zylinderbohrungen hergestellt sind, und einen Kolbenaufbau, der verschiebbar in jeder der Zylinderbohrungen angebracht ist. Die Kolbenaufbauten sind mit einer Taumelscheibe verbunden, die eine Drehbewegung in die Hin- und Herbewegung der Kolben umwandelt. Während des Betriebs bewegen sich die Kolben in den Zylinderbohrungen des Zylinderblocks hin und her, entweder durch Drehung des Zylinderblocks selbst, während die Taumelscheibe stillsteht, oder durch Drehen der Taumelscheibe, während der Zylinderblock stillsteht. In beiden Modellen, beim drehenden Zylinderblock oder bei der drehenden Taumelscheibe, ist der Abstand zwischen der Zylinderwand und einem sich hin- und herbewegenden Kolben entscheidend für die Leistung der Axialkolbenpumpe, da die Leckage zwischen der Zylinderwand und dem sich hin- und herbewegenden Kolben, genannt innere Leckage, einer der entscheidendsten Faktoren ist, der zum fatalen Leistungsverlust der Axialkolbenpumpe beiträgt.
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Typische Axialkolbenpumpen sind konstruiert und werden hergestellt für den Betriebstemperaturbereich von –30°C bis +150°C. Die Legierung für den Zylinderblock ist normalerweise die auf Kupfer basierende Messingfamilie für die tragende Funktion und die Legierung für den Kolben ist normalerweise auf Chrom basierender gehärteter Stahl für längere Lebensdauer. Die Verwendung zweier verschiedener Legierungen führt dazu, dass die beiden Teile verschiedene Wärmeausdehnungsraten bei den atmosphärischen und inneren Temperaturänderungen haben. Dies verursacht wiederum die Expansion und Kontraktion der Abstände zwischen den Zylinderwänden und den Kolben. Hauptprobleme sind feststeckende Zylinder bei hoher Temperatur und schwere Leckagen bei niedriger Temperatur. Daher ist der optimale Abstand ein Abstand, der groß genug ist, um den Zustand eines feststeckenden Zylinders bei hoher Temperatur zu verhindern, aber auch klein genug, um schwere Leckagen bei niedriger Temperatur zu verhindern. Herkömmlich ist das Erreichen eines optimalen Abstands allein von der Bearbeitungsgenauigkeit des Kolbens und der Zylinderbohrung während der Herstellung abhängig. Verschleiß und Reißen des Zylinders und des Kolbens im Lauf der Zeit, d. h. eine Abweichung vom optimalen Parameter, sind jedoch unvermeidbar.
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Die widerstreitenden Kriterien der Abstandsgröße und der Wärmeexpansions- und -kontraktionseigenschaften stellen auch große Herausforderungen an die Produktion dar, einschließlich einer geringen Auswahl von Zylinderblock- und Kolbenmaterialien und anwendbaren Wärmebehandlungsverfahren.
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Die hierin beanspruchte Erfindung betrifft die Überwindung der oben erwähnten Probleme durch die Bereitstellung einer Axialkolbenpumpe mit Kolben, die metallische Dichtringe haben.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist ein Ziel der hierin beanspruchten Erfindung, ein Design einer Axialkolbenpumpe mit Kolben bereitzustellen, die metallische Dichtringe haben, so dass Fehler mit feststeckendem Zylinder und schwerer Leckage, die durch suboptimalen Abstand zwischen den Zylinderwänden und den Kolben verursacht werden, beseitigt werden können. Es ist ein weiteres Ziel der hierin beanspruchten Erfindung, ein solches Design einer Axialkolbenpumpe mit Kolben, die metallische Dichtringe haben, durch Verwendung von spiralförmig gewalkten Dichtungen (coiled felt seal, CFS), d. h. spiralförmiger Metalldichtungen, die auf den Kolben angebracht werden, bereitzustellen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der hierin beanspruchten Erfindung sind Kolben mit CFS ausgestattet, die eine Flexibilität im Bereich von 0,1% der Zylinderbohrung haben. Das Ergebnis ist, dass während der Herstellung der Axialkolbenpumpe der Abtragungs- und Läppprozess für die Zylinderbohrung und für die Kolbenoberfläche nicht notwendig wäre. Damit vergrößert sich die Auswahl für die Legierung für den Kolben und den Zylinderblock. Schließlich reduziert die Verwendung von CFS die Material- und Bearbeitungskosten und erhöht gleichzeitig die Leistung der Axialkolbenpumpe durch reduzierbare Leckage.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden detaillierter mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, worin:
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1 die Querschnittsansicht einer Einbettung einer Zylinderblock-Axialkolbenpumpe vom sich drehenden Typ zeigt;
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2 die Querschnitts- und Vorderansichten eines exemplarischen Zylinderblocks mit einem angeordneten Kolben zeigt, der mit CFS ausgestattet ist;
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3 die Querschnitts- und Vorderansichten eines exemplarischen Zylinderblocks mit einem angebrachten Kolben ohne Dichtmittel zeigt; und
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4 die Vorderansicht eines exemplarischen Zylinderblocks mit einem angebrachten Kolben ohne Dichtmittel zeigt, mit Betonung auf die Exzentrizität zwischen der Zylinderbohrung und dem Kolben.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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In der folgenden Beschreibung sind Konstruktionen der Axialkolbenpumpe mit Kolben, die metallische Dichtringe haben, als bevorzugte Beispiele ausgeführt. Es wird für den Fachmann offensichtlich sein, dass Modifikationen, einschließlich Hinzufügungen und/oder Ersetzungen, vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Spezifische Details können weggelassen werden, um die Erfindung nicht zu verdecken; die Offenbarung wurde jedoch geschrieben, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die hierin dargelegten Lehren ohne unnötiges Experimentieren umzusetzen.
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Bezug auf 1: Die Querschnittsansicht einer Einbettung einer Axialkolbenpumpe mit einem Zylinderblock des sich drehenden Typs wird gezeigt. Die Axialkolbenpumpe umfasst mindestens ein Pumpengehäuse 01, das alle Pumpenkomponenten einschließt. Das Pumpengehäuse 01 kann mit Bolzen 02 auf der Hauptmaschine montiert werden. Eine Ventilplatte 08 und eine Taumelscheibe 07 sind in dem Gehäusekörper 01 montiert und mit den Bolzen 05 und den Bolzen 06 an Ort und Stelle gesichert. Der Zylinderblock 03, in dem die Zylinderbohrungen 09 angebracht sind, ist in dem Pumpengehäuse 01 auf Lagern 04 montiert. Der Zylinderblock 03 wird von einer Druckfeder 14 zur Ventilplatte 08 hin gedrückt, wobei die Ventilplatte 08 und der Zylinderblock 03 in engem Kontakt bleiben. Die Kolbendichtungen 11, die spiralförmig gewalkte Dichtungen (coiled felt seal, CFS) sind, sind auf die Kolben 10 montiert. Die Kolbendichtungen 11 stellen sicher, dass keine oder nahezu keine Leckagen zwischen den Zylinderbohrungen 09 und den Kolben 10 auftreten. Dies führt zu Energieeinsparung und höherer Pumpenleistung.
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Bezug auf 2 und 3: Die CFS-Kolbendichtung 11 ist in der Querschnittsansicht in 2 genauer gezeigt. Wie in der Vorderansicht in 2 zu sehen, hält die CFS-Kolbendichtung 11 auch die perfekte Konzentrizität des Kolbens 10 in der Zylinderbohrung 09 aufrecht. Dies sorgt für längere Lebensdauer der zwei sich berührenden Teile, indem ein gleichmäßig verteilter Kontakt zwischen zwei aneinander reibenden Oberflächen aufrechterhalten wird. Im Gegensatz dazu kann sich ein Kolben ohne Kolbendichtung wie in 3 unter 15 dargestellt in der Zylinderbohrung 09 seitwärts bewegen. Dies kann in schwerer Leckage aufgrund von zu viel Raum 16 resultieren.
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Bezug auf 1: Die Kolben 10 werden von den Kolbenfedern 12 vom Zylinderblock 03 nach außen gedrückt. Der Druck sorgt dafür, dass die freiliegenden Enden der Kolben 10 durch die Kugelgelenke 13 festen Kontakt mit der Taumelscheibe 07 haben. Während der Zylinderblock 03 sich dreht, folgen die freiliegenden Enden der Kolben zwangsweise der Oberfläche der Taumelscheibe 07. Da die Taumelscheibe 07 sich in einem Winkel zur Drehachse befindet, müssen sich die Kolben axial hin- und herbewegen und treiben so die Pumpenaktion an.
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Eine Ausführungsform der CFS, genannt die Dynamische röhrenartige Spiralfeder-Radialdichtung und ihre exemplarische Anwendung sind in der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2006-0031762 beschrieben. Auszüge ihrer englischen Übersetzung sind in Anhang A des vorliegenden Dokuments zu finden.
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Die obige Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient zur Verdeutlichung und Beschreibung. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die genauen offenbarten Formen beschränken. Viele Modifikationen und Variationen werden für den Fachmann offensichtlich sein.
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Die Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um die Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendung am besten zu erläutern und es so anderen Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung in Bezug auf verschiedene Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen, die für den speziellen geplanten Einsatz geeignet sind, zu verstehen. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der Erfindung von den folgenden Ansprüchen und ihrer Entsprechung definiert wird.
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Anhang A:
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Dynamische röhrenartige Spiralfeder-Radialdichtung, konstruiert mit partiellen Ringen vom C-Typ, die durch ein Schwalbenschwanz-Verbindungsverfahren verbunden sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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5: Partieller Ring, der aus dünnem Metallblech gestanzt werden könnte und eine männliche und weibliche Schwalbenschwanz-Verbindungsform an zwei Enden hat, um die Verbindungen stark zu machen, wenn sie stufenweise verbunden werden.
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6: Zwei partielle Ringe überlappen sich, um den männlichen Schwalbenschwanz des ersten partiellen Rings in den weiblichen Schwalbenschwanz des nächsten partiellen Rings einzuführen, zum Zwecke einer stufenweisen Verbindung, um eine spiralförmig gewundene Röhre herzustellen.
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7: Rohling der röhrenförmigen Dichtung dieser Erfindung, der eine Röhre aus einem spiralförmig gewundenen Metallstreifen ist.
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8: Teil-Schnittansicht der fertiggestellten dynamischen Dichtung dieser Erfindung, die fertiggestellt wird durch Schleifen des Innen- und des Außendurchmessers des Rohlings, um der Dichtung die korrekte Funktion zu verleihen.
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9: Ein partieller Ring mit unterstützenden imaginären Teilen zur Erläuterung des Prinzips der dynamischen Radialdichtung dieser Erfindung.
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10: Halbe Schnittansicht einer exemplarischen vollständigen dynamischen Radialdichtung dieser Erfindung.
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Erläuterung nummerierter Teile in den Zeichnungen Fig. 5–Fig. 10:
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ein partieller Ring ausgestanzt aus dünnem Metallblech.
- 2
- Männliches Ende einer Schwalbenschwanz-Verbindung am partiellen Ring vom C-Typ.
- 3
- Weibliches Ende einer Schwalbenschwanz-Verbindung am partiellen Ring vom C-Typ.
- 4
- Schwalbenschwanz-Verbindungslinie, die das Ergebnis der Schwalbenschwanz-Verbindung der partiellen Ringe vom C-Typ ist.
- 5
- Spiralfederröhre konstruiert durch stufenweise Verbindung einer Reihe partieller Ringe vom C-Typ entlang der Spiralbahn.
- 6
- Wellenfreie Kreislinie mit etwas größerem Durchmesser als der Wellendurchmesser, um die Welle permanent nicht zu berühren.
- 7
- Wellenkontaktkreislinie etwas kleiner als der Wellendurchmesser, um permanent in Kontakt mit der Welle zu sein.
- 8
- Gehäuse-Kontaktkreislinie etwas größer als der Innendurchmesser des Gehäuses, um permanent in Kontakt mit dem Gehäuse zu stehen.
- 9
- Gehäusefreie Kreislinie etwas kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses, um das Gehäuse permanent nicht zu berühren.
- 10
- Gehäuseabdichtungsschicht deren Außendurchmesser die Gehäusekontaktkreislinie ist und deren Innendurchmesser die wellenfreie Kreislinie ist.
- 11
- Verschiebungsabsorptionsschicht die als Außendurchmesser die gehäusefreie Kreislinie hat und deren Innendurchmesser die wellenfreie Kreislinie ist.
- 12
- Wellenabdichtungsschicht deren Außendurchmesser die gehäusefreie Kreislinie ist und deren Innendurchmesser die Wellenkontaktkreislinie ist.
- 13
- Welle.
- 14
- Pfeil zur Anzeige der Wellenrotationsrichtung.
- 15
- Pfeil zur Anzeige der Spreizrichtung des Wellenabdichtungsrings, wenn sich der Ring spreizt.
- 16
- Ein imaginärer Stift, der eine Rotation des Wellendichtrings blockiert.
- 17
- Gehäuse.
- 18
- Innendurchmesser des Gehäuses.
- 19
- Sprengring, der in die Sprengringnut eingesetzt wird, um den Haltering zu halten.
- 20
- Haltering, der den Dichtringaufbau hält.
- 21
- Druckring der Ursprungsringe des Dichtringaufbaus schiebt, um alle Ringe im Dichtringaufbau im engen Kontakt miteinander zu halten, um die Leckage zwischen den Ringen zu blockieren.
- 22
- Druckfeder, um die Druckkraft für den Dichtring bereitzustellen.
- 23
- Außendurchmesser der sich drehenden Welle.
- 24
- Fertiggestellter Dichtungsaufbau.
- 25
- Sprengringnut.
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Detaillierte Beschreibung:
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Diese Erfindung fällt in die Kategorie der dynamischen Blockiertechnologie der Leckage, die unvermeidbar zwischen dem stationären Gehäuse und der sich drehenden Welle auftritt, wenn der Druck in dem Kompressionssystem ansteigt.
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Die dynamische Radialdichtung, die an dem Kompressionssystem vom Schraubentyp eingesetzt wird, wird ”mechanische Dichtung” genannt.
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Eine mechanische Dichtung besteht aus mindestens sechs Teilen, nämlich dem Statorblock, dem Rotorblock, der Statorscheibe, der Rotorscheibe, der Rotorscheibenfeder und der Rotorblockscheibenabdichtung. Die gesamte Abdichtungsfunktion versagt, wenn eines dieser Teile versagt.
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Die Statorscheibe und die Rotorscheibe sind die Teile, die die eigentliche Abdichtungsfunktion ausführen, indem sie in Kontakt mit Gummi stehen, das sich unter Druck dreht. Diese beiden Teile müssen nicht nur eine hohe Verschleißbeständigkeit sondern auch eine niedrige Reibung haben. Sie müssen Wärme mit der höchst möglichen Geschwindigkeit ableiten können.
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Die Fläche kann so angepasst werden, dass weniger Kontaktfläche zum Zwecke geringerer Reibung bereit steht, aber die kleinere Fläche führt zu einem schnelleren Verschleiß. Materialien mit hoher Verschleißfestigkeit haben hohe Reibung, aber Material mit geringer Reibung hat eine geringe Verschleißfestigkeit. Wenn die Materialien eine hohe Verschleißfestigkeit zum Zwecke einer langen Lebensdauer haben, könnte die Reibwärme die Qualität der Medien, die in Kontakt damit stehen, beeinträchtigen und in manchen Fällen sogar ein Feuer verursachen.
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Zwei in Kontakt stehende Flächen in einer mechanischen Dichtung stehen unter Druck und reiben permanent gegeneinander, so dass in jedem Fall ein Verschleiß im Submikrobereich stattfindet, aber dieser durch Verschleiß verursachte Zwischenraum im Submikrobereich führt immer zu einem Totalausfall der Abdichtung, wenn der Submikroverschleiß nicht jedes Mal gemeinsam mit der Abnutzung ausgeglichen wird.
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Mit anderen Worten, eine der in Kontakt stehenden Scheiben, die sich drehende Scheibe, muss sich zu der dazu passenden Scheibe der stationären Scheibe hin bewegen, um den Verschleiß auszugleichen. Dies bedeutet, dass die sich drehende Scheibe in axialer Richtung zur stationären Scheibe am sich drehenden Block hin bewegen muss, während der sich drehende Block, sich dreht. Die sich drehende Scheibe muss auf dem sich drehenden Block gleiten können, um sich permanent zur stationären Scheibe hin zu bewegen. Dadurch entsteht eine andere Stelle, an der die Leckage zwischen der sich drehenden Scheibe und dem sich drehenden Block zu blockieren ist.
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Die Bewegung der sich drehenden Scheibe auf dem sich drehenden Block in axialer Richtung durch Verschleiß der Scheibe ist sehr gering und beträgt wenige Millimeter in einem Jahr, daher könnte die Abdichtung zwischen der sich drehenden Scheibe und dem sich drehenden Block erzielt werden durch einen einfachen Gummi-O-Ring als günstigeres Modell und durch einen Metallbalg für höhere Leistung. Kurz gesagt, das tatsächliche Problem bei der dynamischer Radialdichtung aus dem Stand der Technik liegt in der Abdichtung zwischen der sich drehenden Scheibe und dem Rotorblock und besteht nicht nur in den sich berührenden Scheiben.
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Ein Gummi-O-Ring, der zwischen der sich drehenden Scheibe und dem Rotorblock eingesetzt wird, soll bei Hochtemperaturmedien eingebrannt sein und unter Hochdruckmedien extrudiert und in korrodierenden Medien angegriffen sein, aber es gibt keine Möglichkeit das wegzulassen.
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Metallbälge sind teurer, manchmal dreimal so teuer, wie die gesamte mechanische Dichtung, und die Metallbalge verursachen eine komplizierte Struktur, die eine dünne kompakte Konstruktion verhindert, die bei Präzisionsmaschinen sehr wichtig ist.
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Das endgültige Ziel ist die Produktion einer dynamischen Radialdichtung aus einem Stück, die kompakt ist, eine höhere Abdichtungsleistung hat und günstigere und geringere Wartung erfordert, während das dynamische Radialdichtungssystem aus dem Stand der Technik, das allgemein als mechanische Dichtung bezeichnet wird, zahlreiche Komponenten hat, die notwendigerweise voneinander abhängig sind, eine komplizierte Struktur hat, hohe Produktionskosten und höhere Wartungskosten erfordert und eine kürzere Lebensdauer hat.
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4 zeigt den partiellen C-förmigen Ring (1), der der grundlegende Ursprungsring dieser Erfindung ist. Der partielle Ring (1) muss mit der Presse ausgestanzt oder durch einen Contour-Schneidprozess hergestellt werden, wie zum Beispiel Laserschneiden oder Drahtschneiden aus Blechmaterial, um zwei Flächen des partiellen Rings (1) zu haben, die vollständig parallel sind. Der C-förmige partielle Ring (1) ist ein Ring, bei dem ein Teil weggeschnitten wird, damit die partiellen Ringe stufenweise durch den männlichen Schwalbenschwanz (2) und dem weiblichen Schwalbenschwanz (3), die an zwei Enden des partiellen Rings (1) angebracht sind, miteinander verbunden werden können. Der Wert des weggeschnittenen Winkels sollte gemeinsam mit dem Durchmesser angemessen bestimmt werden.
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6 zeigt das Verfahren der stufenweisen Verbindung zweier partieller Ringe (1) durch den männlichen Schwalbenschwanz (2) des ersten partiellen Rings (1) und den weiblichen Schwalbenschwanz (3) des nächsten partiellen Rings (1).
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7 zeigt die fertiggestellte Spiralröhre (5) durch stufenweise Verbindung partieller Ringe (1), und diese Schwalbenschwanz-Verbindungslinie (4) muss nach dem Verbinden durch Schweißen oder Löten permanent festgesetzt werden. Der Startpunkt zeigt den männlichen Schwalbenschwanz (2) und der Endpunkt zeigt den weiblichen Schwalbenschwanz (3) an der fertiggestellten Spiralröhre (5). Da die Spiralröhre (5) durch die stufenweise Verbindung der partiellen Ringe (1) konstruiert wird, wird die Schwalbenschwanz-Verbindungslinie (4) über die Rohroberfläche auf verschobene Punkte verteilt, ebenso wie der abgeschnittene Winkel des partiellen Rings (1), daher wird die Schwalbenschwanz-Verbindungslinie (4) angemessen über die Rohroberfläche verteilt, wodurch vermieden wird, dass sich schwache Verbindungspunkte überlappen.
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8 zeigt die Teilschnittansicht des Dichtungsaufbaus (24) der ein fertiggestellter Dichtring dieser Erfindung ist. Der Dichtungsaufbau (24) wird fertiggestellt durch Schleifen des Innendurchmessers und des Außendurchmessers durch Herstellung von vier verschiedenen Durchmessern, zwei an der Innenseite und zwei an der Außenseite der Spiralröhre (5). Der kleinere Durchmesser des Innendurchmessers des Dichtungsaufbaus (24) wird Wellenkontaktkreislinie (7) genannt, die ungefähr 0,5% kleiner ist als der Außendurchmesser der Welle (23), um die Welle (13) permanent zu berühren, wenn die Welle (13) innerhalb des Dichtungsaufbaus (24) eingesetzt ist. Der größere Durchmesser des Innendurchmessers des Dichtungsaufbaus (24) wird wellenfreie Kreislinie (6) genannt, die ein wenig größer ist als der Außendurchmesser der Welle (23), um zu verhindern, dass die wellenfreie Kreislinie (6) den Außendurchmesser der Welle (23) zu irgendeinem Zeitpunkt berührt. Der größere Durchmesser des Außendurchmessers des Dichtungsaufbaus (24) wird Gehäusekontaktkreislinie (8) genannt und ist ungefähr 0,5% größer als der Innendurchmesser des Gehäuses (18), so dass die Gehäusekontaktkreislinie (8) den Innendurchmesser des Gehäuses (18) permanent eng berührt, wenn der Dichtungsaufbau (24) in dem Gehäuse (17) montiert ist. Der kleinere Durchmesser des Außendurchmessers des Dichtungsaufbaus (24) wird gehäusefreie Kreislinie (9) genannt und ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses (18), um zu verhindern, dass die gehäusefreie Kreislinie (9) den Innendurchmesser des Gehäuses (18) zu irgendeinem Zeitpunkt berührt. Der Zweck der Herstellung dieser Kreislinien mit vier verschiedenen Durchmessern ist es, drei verschiedene Funktionsschichten im Dichtungsaufbau (24) herzustellen. Die erste Schicht wird Gehäuseabdichtungsschicht (10) genannt und ist der Stapel der Gehäusedichtringe, deren Außendurchmesser der Gehäusekontaktkreislinie (8) entspricht und deren Innendurchmesser der wellenfreien Kreislinie (6) entspricht. Die Funktion der Gehäuseabdichtungsschicht besteht darin, die Leckage zwischen dem Innendurchmesser des Gehäuses (18) und dem Dichtungsaufbau (24) zu blockieren, und die Anzahl der Ringe zur Konstruktion der Schicht für eine optimale Abdichtungsleistung wird vom Konstrukteur entsprechend den verschiedenen Größen bestimmt. Die zweite Schicht wird Wellenabdichtungsschicht (12) genannt und ist der Stapel der Wellendichtringe, deren Außendurchmesser der gehäusefreien Kreislinie (9) entspricht und deren Innendurchmesser der Wellenkontaktkreislinie (7) entspricht. Die Funktion der Wellenabdichtungsschicht besteht darin, die Leckage zwischen dem Außendurchmesser der Welle (23) und dem Abdichtungsaufbau (24) zu blockieren, und die Anzahl der Ringe, die erforderlich ist, um eine Schicht für eine optimale Abdichtungsleistung zu konstruieren, wird vom Konstrukteur entsprechend den verschiedenen Größen entschieden. Die dritte Schicht wird Verschiebungs-Absoptionsschicht (11) genannt und ist der Stapel der suspendierten Ringe, deren Außendurchmesser der gehäusefreien Kreislinie (9) entspricht, und deren Innendurchmesser der wellenfreien Kreislinie (6) entspricht. Die Verschiebungs-Absorptionsschicht (11) ist zwischen der Gehäuseabdichtungsschicht (10) und der Wellenabdichtungsschicht (12) eingebaut, um eine exzentrische Vibration der Welle zu absorbieren und auch, um die Größenänderung des gesamten Systems durch Verschleiß während des Gebrauchs zu absorbieren.
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9 zeigt das Abdichtungsprinzip dieser Erfindung. Da diese drei verschiedenen Funktionsschichten auf einem einzigen Metallstrang angebracht sind, wirkt jede Kraft, die auf irgendeinen Punkt des Dichtungsaufbaus (24) ausgeübt wird, direkt auf den gesamten Dichtungsaufbau (24). Wenn der Dichtungsaufbau (24) mit Kraft in das Gehäuse (17) eingesetzt wird, wird der Dichtungsaufbau (24) eng in das Gehäuse (17) eingepresst, da der äußerste Durchmesser des Dichtungsaufbaus (24) der Gehäusekontaktkreislinie (8) entspricht, der 0,5% größer ist als der Innendurchmesser des Gehäuses (18). Da die Gehäuseabdichtungsschicht (10) eng in das Gehäuse (17) eingepresst wird, wird der gesamte Abdichtungsaufbau (24) in das Gehäuse (17) eingepresst, ebenso wie die Wellenabdichtungsschicht (12). Der innerste Durchmesser des Abdichtungsaufbaus (24), der der Innendurchmesser der Wellenabdichtungsschicht (12) ist, ist der Wellenkontaktkreis (7), der ungefähr 0,5% kleiner ist, als der Außendurchmesser der Welle (23), daher muss die gesamte Wellenabdichtungsschicht (13), wenn die Welle (13) in die Wellenabdichtungsschicht (12) unter Kraft eingeführt wird, eng an der Welle (13) anliegen. Wenn die Welle (13) sich zu drehen beginnt, beginnt die Wellenabdichtungsschicht (12) ebenfalls, sich gemeinsam mit der Welle (13) zu drehen, aber die Gehäuseabdichtungsschicht (10), die eng an der Innenseite des Gehäuses (17) anliegt, hindert die Wellenabdichtungsschicht (12) zu rotieren.
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Dieser Zustand ist derselbe wie in 9, die zeigt, wie ein partieller Ring der Wellenabdichtungsschicht (12) aufgrund der Rotationskraft der Welle (13) kurz davor ist, sich zu drehen, die Anschlagwirkung der Gehäuseabdichtungsschicht (10) wird durch einen imaginären Anschlagstift (16) dargestellt. Der Wellenkontaktkreis (7) hält den Wellendurchmesser (23), aber die Welle (13) beginnt sich in die Richtung des Pfeils (14) zu drehen, während der Anschlagstift (16) den Ring (12) am Drehen hindert, dann wird die Reibungskraft zwischen dem Wellenkontaktkreis (7) und dem Wellendurchmesser (23) umgewandelt, um den partiellen Ring (12) in die Richtung des Pfeils (15) zu öffnen. Wenn der partielle Ring (12) sich durch die Kraft in die Richtung des Pfeils (15) öffnet, wird der Kontakt zwischen dem Ring (12) und der Welle (13) unterbrochen, mit anderen Worten es bleibt in diesem Augenblick kein Kontakt mehr. Kein Kontakt mehr bedeutet, dass keine Reibungskraft mehr erzeugt wird, damit wird die Öffnung des Rings (12) beendet und springt zurück in ihre Ausgangsposition. Zurück in die Ausgangsposition des Rings (12) bedeutet, dass sich der Ring (12) und die Welle (13) berühren und im nächsten Moment öffnet die Reibungskraft den Ring (12) erneut. Die Öffnung zwischen dem Ring (12) und der Welle (13) könnte ein Millionstel Millimeter betragen, da der (Ring) offen ist, unabhängig davon, wie klein der Wert der Öffnung ist, der nur groß genug ist, um einen Kontakt zu verhindern. Damit könnte das Öffnen und Schließen des Rings (12) millionenfach in einer Sekunde stattfinden, mit anderen Worten, die Öffnung könnte ein Millionstel eines Millimeters groß sein, und nichts könnte in einer Millionstel Sekunde dort hindurch dringen. Dieser Zustand ist derselbe wie bei der statischen Dichtung eines herkömmlichen Gummi-O-Rings, da der Kontakt zwischen dem Ring (12) und der Welle (13) praktisch niemals während der Rotation der Welle (13) unterbrochen wird. Dieser Zustand ist ein einzigartiges Phänomen, das zwischen der Spiralfeder und der sich drehenden runden Stange stattfindet, die in die Feder eingesetzt ist, der Zustand sollte Kontakt-nicht-Kontakt-Zustand genannt werden. Dieses Kontakt-nicht-Kontakt-Phänomen bei einer Spiralfeder-Überholkupplung von vor langer Zeit angewandt, aber in dieser Erfindung wird dieses Phänomen zum ersten Mal bei einer dynamischen Dichtung angewandt.
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10 ist die repräsentative Zeichnung, welche die Schnittansicht der fertiggestellten dynamischen Radialdichtung zeigt, die den Abdichtungsaufbau (24) verwendet. Es muss Mittel geben, um den Abdichtungsaufbau (24) innerhalb des Zylinders (17) zu halten, einschließlich des Halterings (20) und des Sprengrings (19), der in der Sprengringnut nut (25) eingesetzt ist. Der Dichtring (21) wird auch bereitgestellt, um die Ursprungsringe zusammenzudrücken, um durch die Federkraft der Druckfedern (22), die in den im Dichtring (21) eingeformten Löchern eingesetzt sind, eine Leckage zwischen den Ursprungsringen zu verhindern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2006-0031762 [0002, 0019]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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