DE2218096C3 - Kolbenring - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen ungeschützten Kolbenring, in dem zur Erzielung einer Umfangselastizität abwechselnd von der Lauffläche und der Rückenfläche ausgehende Einschnitte unter Bildung elastischer Stege zwischen benachbarten Einschnitten vorgesehen sind. Ein solcher Kolbenring ist aus dem UdSSR-Erfinderschein 60457 bekannt. Die gleiche Anordnung von Einschnitten jedoch bei einem geschlitzten Kolbenring, Findet sich in der USA.-Patentschrift2 31173l.

Bei diesen bekannten Kolbenringen sind die Einschnitte in Axialrichtung durchgehend ausgeführt. Während die zwischen benachbarten Einschnitten gebildeten Stege zwar eine ausreichende Elastizität des Ringes in Umfangsrichtung und damit eine Dehnung und Kontraktion nach Maßgabe der wechselnden Temperaturverhältnisse gewährleisten, ist jedoch die Dichtwirkung des einzelnen Ringes mangelhaft. Es müssen deshalb zur Erzielung einer ausreichenden Abdichtung mindestens zwei der bekannten Ringe so in eine Ko!- bennut eingesetzt werden, daß die Einschnitte des einen Ringes von dem Material des anderen Ringes abgedeckt werden.

Aus der USA.-Patentschrift 3 310 316 ist ein ungeschlitzter Kolbenring mit Schrägeinschnitten bekannt, die den Ring in Umfangsrichtung elastisch machen und dessen Dichtwirkung auch für sich genommen ausreichend sein kann. Dieser Ring ist jedoch von so komplizierter Formgebung, daß er nur durch Gießen hergestellt werden kann. Außerdem ist dieser Ring nicht geeignet, in eine Kolbennut eingesetzt zu werden, sondern muü d τι Ende des Kolbens auf einer stirnseitigen Abdrehung desselben mittels einer Mutter befestigt werden. Als weiterer Nachteil bei der zuletzt betrachteten Ausbildung kommt noch hinzu, daß dieser Kolbenring wegen seiner komplizierten Form und seiner beträchtlichen Abmessungen in radialer und axialer Er- 6c Streckung nur jeweils einzeln angeordnet werden kann und deshalb keine Möglichkeit besteht, oder es nur unter Schwierigkeiten möglich ist, bei großen Druckgefällen eine Mehrzahl von derartigen Kolbenringen hintereinander vorzusehen, um die von jedem Ring aufzunehmende Druckdifferenz in Grenzen zu halten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile einen ungeschlitzten und in Umfangsrichtung elastischen Kolbenring zu schaffen, der bei einfacher Herstellungsmög-Jkbkeit eine gute Dichtwirkung gewährleistet

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Ausbildung eines Kolbenringes wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Einschnitte derart schräg geführt sind, daß die von der Lauffläche ausgehenden Einschnitte die Lauffläche und die eine Stirnfläche jeweils teilweise anschneiden, während die von der Rückenfläche ausgehenden Einschnitte die Rückenfläche und die andere Stirnfläche völlig schneiden sowie die Lauffläche von der anderen Stirnfläche her und die erste Stirnfläche von der Rückenfläche her jeweils teilweise anschneiden.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Ansicht eines erfindungsgemäßen Kolbenringes in Axialrichtung gesehen,

F i g. 2 Schnitt nach II-II der F i g. 1,

F i g. 3 Schnitt nach HI-IlI der F i g. 1,

Fig.4 K-->lbenringabschnitt mit Ringträger in perspektivischer Darstellung.

Der aus nichtmetallischen! Material, z. B. aus einem Kunststoff auf der Grundlage von Fluorplast, gefertigte Kolbenring 1 besitzt blinde Einschnitte 2, die zur Lauffläche 3 und zur Ringstirnfläche 4 auslaufen und Einschnitte 5. die auf der Innenseite des Ringes 1 ausgeführt und jeweils zwischen zwei blinden Einschnitten 2 gelegen sind. Jeder Einschnitt 5 bildet einen Kanal, der zu den Kolbenringstirnflächen 4 und 6 und zur Ringlauffläche 3 ausläuft. Die Einschnitte 5 haben im Radialschnitt die Form eines Fünfecks (F i g. 2) und die blinden Einschnitte 2 die Form eines Dreiecks (F i g. 3). Jeweils benachbarte Einschnitte 2 und 5 sind so ausgeführt, daß ihte entgegengesetzt gerichteten Vertiefungen gegenseitig verdeckt sind und elastische schräge Stege 8 bilden (F ig. 4).

Die beschriebene Ausbildung wirkt im Betrieb wie folgt: Der Kolbenring 1 wird ohne Spielraum oder mit minimalem Spielraum auf die zylindrische Oberfläche der Kolbenringnut (in den Zeichnungen nicht gezeigt) aufgesetzt, die die Einschnitte 5 seitens der Rückenfläche 7 des Ringes 1 abdeckt. Der Ring 1 wird außerdem mit seiner Stirnfläche 6 in Richtung zur Hochdruckseite aufgesetzt, so daß die Ringstirnfläche 4 der Niederdruckseite zugewandt ist. Unter der Wirkung der Druckdifferenz, die auf die Stirnflächen 6 und 4 wirkt, wird der Ring zur Niederdruckseite abgedrückt und an die Stirnfläche der Kolbenringnut (in den Zeichnungen nicht gezeigt) so angedrückt, daß die Austritte der Einschnitte 5 zur Niederdruckseite vollständig überdeckt werden und dadurch z. B. die Abdichtung eines Verdichterzylinders seitens des Kompressionsraumes gewährleisten.

Beim Einsetzen des Kolbenringes 1, z. B. in einen Verdichterzylinder, wird nur ein solcher minimaler Spalt zwischen der Ringlauffläche 3 und der inneren Zylinderoberfläche gewählt, daß die Temperaturausdehnung der radialen Dicke des Ringes 1 gewährleistet ist. Bis zur Erreichung der Betriebstemperatur hat der Ring 1 ein Radialspiel und funktioniert als Drosselring mit dem Hauptspalt an der Ringlauffläche 3. Beim Erreichen der Betriebstemperatur für die jeweilige Verdichterstufe wird die Längsausdehnung des Ringes 1 durch die Verbiegung der elastischen Stege 8 zwischen den anliegenden Einschnitten 2 und 5 ausgeglichen. Dabei verringert sich das Radialspiel zwischen der inneren

Zylinderoberfläche und der Ringlauffläche 3 des Ringes 1. Der Kolbenring t funktioniert als Drosselring mit verringerter Spaltgröße.

Unter Einwirkung der Druckdifferenz auf die Ringlauffläche 3 und auf die Rückenfläche 7 kann sich der Kolbenring mit seiner Lauffläche 3 an die innere Zylinderoberfläche andrücken. Der Kolbenring funktioniert in diesem Fall als selbstdichtendes Kolhendichtungselement und gewährleistet minimale Oberströmverluste. ]O

Bei einem starken Temperaturabfall, z. B. in einem Verdichterzylinder, wird die Verringerung des Außendurchmessers des Ringes 1 ebenfalls durch Verbiegung der elastischen Stege 8 ausgeglichen.

Eine zweite Ausführungsvariante eines Kolbenringes ist in F i g. 4 abgebildet

Der Kolbenring 1 wird ohne Spalt bzw. mit einem minimalen Spalt auf den Ringträger 9 aufgesetzt, der die Einschnitte 5 seitens der Rückenfläche 7 des Ringes 1 vollständig verdeckt. Dann wird der Ring 1 mit dem Ringträger 9 in die Kolbenringnut, z. B. in einen Verdichterzylinder, mit einem minimalen Spielraum zwischen der Ringlauffläche 3 des Ringes 1 und der inneren Zylinderoberfläche einmontiert.

Der auf den Ringträger 9 aufgesetzte Kolbenring 1 hat folgende Funktionsweise.

Das an der Ringlauffläche 3 des Ringes 1 strömende Gas zentriert den letzteren im Zylinder. Dadurch bewahrt der Ring 1 seine Funktionstüchtigkeit auch bei Schiefstellungen des jeweiligen Kolbens. Der Kolbenring kann auch mit einem Expanderfeder eingesetzt werden (in den Zeichnungen nicht gezeigt). Ein solcher Ring mit Expanderfeder besitzt ein hohes Abdichtungsvermögen, da das Vorhandensein von elastischen Stegen die Expanderfeder befähigt, den Ring ζ. B. an die innere Oberfläche des Verdichterzylinders anzudrükken.

Ein solcher Kolbenring mit Expanderfeder funktioniert als selbstdichtendes Kolbendichtungseiement entsprechend der gegebenen Darstellung und die Expanderfeder drückt außerdem die Ringlauffläche 3 -ständig an die Zylinderwandung anKolbenringe, die aus einem auf Fluorplastgrundlage hergestellten Material gefertigt werden, können in Kolbenverdichterstufen ohne Schmierung des Zylinders eingesetzt werden.

Metallkolbenringe, die mit einer Expanderfeder eingesetzt werden, werden vorteilhaft für Überdruckstufen mit Zylinderschmierung angewendet

Ein Metallkolbenring, der mit minimalem Sollmaß der Lauffläche ausgeführt und vorher bis zur vorgegebenen Größe zur Verbiegung und thermischer Fixierung der elastischen Stege gespreizt ist, wird die erforderliche Elastizität besitzen. Ein solcher Kolbenring wird vorteilhaft für Hochdruck- und Mitteldruckstufen mit Zylinderschmierung eingesetzt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ungeschützter Kolbenring, in dem zur Erzielung einer Umfangselastizität abwechselnd von der Lauffläche und der Rückenfläche ausgehende Einschnitte unter Bildung elastischer Stege zwischen benachbarten Einschnitten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (2, S) derart schräg geführt sind, daß die von der Lauffläche (3) ausgehenden Einschnitte (2) die Lauffläche (3) und die eine Stirnfläche (4) jeweils teilweise anschneiden, während die von der Rükkenfläche (7) ausgehenden Einschnitte (5) die Rükkenfläche (7), und die andere Stirnfläche (6) völlig schneiden sowie, die Lauffläche (3) von der anderen Stirnfläciie (6) her und die erste Stirnfläche (4) von der Rückenfläche (7) her jeweils teilweise anschneiden.