DE3117603C2 - Aus drei Dichtungsteilen zu einem Ring zusammengesetztes Dichtungselement - Google Patents
Aus drei Dichtungsteilen zu einem Ring zusammengesetztes DichtungselementInfo
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Abstract
Ein Dichtelement für eine Kolbenstange, z.B. für Kolbenverdichter setzt sich aus einzelnen Dichtungselementen (12, 14, 16) zusammen und ist mittels einer Schraubenfederanordnung (52) zusammengehalten. Zur Vereinfachung der Herstellung besteht das Dichtelement (10) aus drei Dichtungsteilen (2, 14, 16) die sich an ihren Enden jeweils überlappen.
Description
Die Erfindung betrifft ei* aus drei Dichtungsteilen zu
einem Ring zusammengesetztes, mittels eines die Dichtungsteile umgebenden elastischen Bandes, insbesondere einer Schraubenfederanordnung, zusammengehaltenes Dichtungselement für die Kolbenstange
beispielsweise eines Kolbenverdichters, wobei jedes Dichtungsteil an einem Ende einen ersten Fortsatz,
dessen Außenfläche mit der ersten Außenfläche des Dichtungsteiles in einer Ebene liegt und mit der zweiten
Außenfläche einen ersten Rücksprung bildet, und an dem anderen Ende einen zweiten Fortsatz aufweist,
dessen Außenfläche zweiten Außenfläche des Dichtungsteiles in einer Ebene liegt und mit der ersten
Außenfläche einen zweiten Rücksprung bildet, welche Fortsätze in zusammengesetztem Zustand sich überlappen.
Es sind Dichtungselemente zum Abdichten von so Kolbenstangen bekanntgeworden, die aus drei aneinander angepaßten Dichtungsteilen bestehen, die zusammengesetzt einen Ring ergeben und von einem
elastischen Band, beispielsweise von einer Schraubenfeder, zusammengehalten werden (vgl. Fränkel, Kolben-
verdichter, Seite 474). Dabei kann das eine Ende des jeweiligen Dichtungsteiles eine Nase aufweisen, wodurch ein Rücksprung gebildet ist, in den das
entsprechend angepaßte Ende des nächsten Dichtungsteiles hineinpaßt Bei bestimmten Belastungen besteht w
allerdings die Gefahr, daß die Nase an dem einen Ende
der Dichtungsteile abbricht Darüberhinaus muß ein derartiges Dichtungselement mit einem zweiten Dichtungselement zusammengesetzt werden, das ebenfalls
aus drei Dichtungsteilen bestehen kann, deren aufeinan- es der zuweisende Endflächen radial verlaufen, so daß die
Diehtungsteile einen Kreis bilden, wenn sie zusammengesetzt sind. Die dadurch gebildeten radialen Schlitze
werden exakt in den Bereich zwischen den Berührungsflächen des anderen Dichtungselementes eingesetzt
Um das Abbrechen der Nasen zu vermeiden, bildet man die Dichtungselemente aus sechs Elementen aus,
wie aus der oben angegebenen Literaturstelle ersichtlich ist
Bei diesen Dichtelementen, die im allgemeinen aus
Metall, Kunststoff oder Kohle bestehen, ist es notwendig, zwei unterschiedlich gestaltete Dichfingselemente vorzusehen, damit die am einen Dichtungselement gebildeten Schlitze durch das zweite Dichtungselement überdeckt werden, um die notwendige Dichtigkeit
zu erreichen.
Ferner gibt es Dichtungselemente, die aus mehr als
drei Dichtungsteilen bestehen (siehe o. g. Literaturstelle); auch bei diesen ist die Lebensdauer der Dichtungselemente aufgrund der Gefahr des Abbrechens der Nasen
stark verringert
Es sind Dichtungselemente bekanntgeworden (siehe Garlock GmbH, Compressor Products, Katalog 781),
die aus drei Dichtungsteilen bestehen, wobei diese Dichtungsteile so angeordnet werden, daß wenigstens
zwei Dichtungselemente der bekannten Arten unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Gemäß Seite 4 der
genannten Literaturstelle ist das eine Dichtungselement mit einer Dichtungsfläche versehen, die tangential
verläuft, wogegen jdas andere Element, das gegenüber
dem ersten Element mittels eines Zentrierstiftes zentriert wird, radiale Schlitze aufweist wobei das
dasjenige Dichtungselement an dem die radialen Schlitze vorgesehen sind in Richtung zum Druck hin
gelegen ist Der radiale Schlitz zwischen den Dichtungsteilen hat dabei nicht nur die Aufgabe, Toleranzen
auszugleichen, sondern dient darüber hinaus auch noch zu einer gewissen Druckführung dergestalt daß bei
einem Kompressionshub das verdichtete Gas in den Schlitz eindringt und von dort quasi auf die Außenperipherie des zweiten Dichtungselementes geleitet wird, so
daß das Gas zusätzlich zur Abdichtung des zweiten Dichtelementes beiträgt In jedem Falle sind aber für
eine Dichtungsanordnung zwei Dichtungselemente erforderlich, die in bestimmter Weise einander zugeordnet sein müssen.
Es ist ferner ein Dichtungselement bekanntgeworden (US-PS 19 67 573), das an seinen beiden Außenflächen
eine absolute Dichtigkeit aufweist Das Dichtungselement besteht aus insgesamt drei Dichtungsteilen, wobei
an einem Ende jedes Dichtungsteiles ein Fortsatz und am anderen Ende zwei Fortsätze angeordnet sind,
wobei im zusammengesetzten Zustand der eine Fortsatz zwischen die beiden Fortsätze gabelartig eingreift Eine
zusätzliche Unterstützung des Gasdruckes zur Erhöhung der Dichtigkeit wird nicht erreicht da eine
entsprechende Abdichtung durch die Schrägflächen selbst erfolgt Diese Ausgestaltung ist teuerer und
insgesamt aufwendiger.
Ein Dichtungselement der eingangs genannten Art ist
aus der GB-PS 2 67 950 bekanntgeworden. Die einzelnen Dichtungselemente besitzen Endflächen und Stufungen, die annähernd radial verlaufen, so daß definitiv
die Abdichtung im Überlappungsbereich im wesentlichen an der radial verlaufenden Berührungsfläche der
beiden Fortsätze erfolgt Dies bedeutet, daß aufgrund dieses überlappten Stoßes ein Dichtelement alleine
nicht abdichten kann, weil das unter Druck stehende Gas oder dia Luft durch die Schlitze herumströmen
kann. Die Dichtigkeit könnte theoretisch nur durch das Stahlband erreicht werden. Wenn ein Dichtelement mit
Schraubenfedern umfaßt werden soll, dann kann dieses
nicht zur Abdichtung verwendet werden, sondern eher als eine Druckdrossel wirken. Erforderlich wäre auch
hier zur Abdichtung ein zweites Dichtungselement
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dichtungselement der eingangs genannten Art zu schaffen, das so
ausgestaltet ist, daß lediglich ein Dichtungselement ausreicht, um die gleiche Dichtwirkung wie zwei
Dichtungselemente der bekannten Art zu erreichen, sofern man es in der richtigen Weise an die
Kolbenstange im Kompressor einsetzt
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Endfläche des ersten Fortsatzes und die Stufung
des zweiten Fortsatzes einen spitzen Winkel λ mit dem Außenumfang des Dichtungselementes bilder* und die
Endflächen des zweiten Fortsatzes und die Stufung des ersten Fortsatzes annähernd in radialer Richtung
verlaufen, und daß die Dicke des ersten Fortsatzes annähernd 2/3 und die Dicke des zweiten Fortsatzes
annähernd 1/3 der Dicke der Dichtungsteile betragen.
Durch die Erfindung wird also ein Dichtungselement
geschaffen, das lediglich aus drei Teilen gebildet ist, die
dadurch, daß sie an ihren Enden überlappen, ein optimal abdichtendes Labyrinth an den Berührungsstelfen der
Dichtungselemente bilden. Dabei kann sich das jeweilige Dichtungselement auch bei Verschleiß immer
an den Außendurchmesser der Kolbenstange beispielsweise eines Verdichters anpassen und Verkanten der
einzelnen Dichtungsteile mit einer verschlechterten Dichtwirkung werden dadurch vermieden. Dadurch daß
die Endflächen des zweiten Fortsatzes und die Stufung des ersten Fortsatzes annähernd in radialer Richtung
verlaufen, wird das Zusammenrücken der einzelnen Dichtungsteile aufeinanderzu begrenzt, so daß ein zu
starker Verschleiß der Dichtelemente vermieden und die Leckage bei verschlissenen Ringen in Grenzen
gehalten werden kann.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind zwei einander axial zuzuordnende Dichtungselemente
nicht mehr erforderlich; es genügt nur noch ein Dichtungselement, das dann die gleichen Funktionen
der bekannten, aus zwei Dichtungselementen zusammengesetzten Dichtungen aufweist Auch wird gegenüber
den herkömmlichen Dichtungselementpaaren die Ringmontage wesentlich erleichtert, da das Dichtungs- *5
element aus nur drei Teilen besteht D-e Dichtungselemente können beispielsweise bei Trockenlauf-, spargeschmierten
oder geschmierten Kolbenstangendichtungen eingesetzt werden. Als Werkstoff kann vorzugsweise
Polytetrafluorethylen oder Polyimid verwendet werden. Dadurch können die einzelnen Dichtungsteile
durch Pressen hergestellt werden, wobei die Gleitfähigkeit und die Verschleißfestigkeit jedes Dichtungselementes
erhöht ist
Die Abmessungen 4er Dicke der einzelnen Fortsätze ist wie sich aus Versuchen ergeben hat, besonders
optimal. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß dann, wenn der Fortsatz, dessen Endkante radial verläuft, der
also nur ein Drittel der gesamten Dicke de* Dichtungselementes aufweist auf der Druckseite angeordnet ist, M
die zusätzliche Dichtwirkung des Druckes bei dem Fortsatz mit der 2/3-Dicke ausgenutzt werden kann;
dadurch ist die Dichtwirkung mit nur einem einzigen erfindungsgemäßen Dichtungselement genauso günstig,
wie bei den Dichtungen, bei denen zwei Dichtungselemenie
vorgesehen werHen müssen.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt ist, soll die Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf ein Dichtungselement
in Explosionsdarstellung, vereinfacht,
F i g, 2 eine Aufsicht auf das Dichtungselement gemäß
Fig.!,
Fig.3 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie
IH-IIl der F ig. 2 und
Fig.4 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie
IV-IV.
Wie aus der F i g. 1 ersichtlich, besteht das Dichtungselement,
das in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist, aus drei gleich aufgebauten Dichtungsteilen
12,14 und 16, die mittels eines elastischen Bandes zusammengehalten werden (dieses elastische Band ist in
der F i g. 1 nicht dargestellt).
Die einzelnen Dichtungsteile 12, 14 und 16 werden nun anhand des Dichtungsteiles 12 beschrieben.
An dem einen Ende des Dichtungselementes, das die Bezugsziffer 18 besitzt ist ein erster Fortsatz 20
angeformt, dessen Dicke annähernd 2. >-Mal so groß ist
wie die Gesamldicke des Dichtungseiem<!ntes 10, und
dessen freie Endfläche 22 mit der Tangente 24 an der Außenfläche des Dichtungsteiles 12 den Winkel «
einnimmt, der als spitzer Winkel ausgebildet ist und
vorzugsweise 30° beträgt Der erste Fortsatz 20 fluchtet
mit seiner außenliegenden Fläche mit der oberen Gesamtfläche des Dichtungsteiles, oder — mit anderen
Worten—die oben liegende Fläche des Dichtungsteiles 12 und die oben liegende Fläche des Fortiatzes 20 liegen
in einer Ebene.
Aufgrund der Abmessungen des Fortsatzes 20 wird ein erster Rücksprung 26 gebildet, der auf der
gegenüberliegenden Seite liegt und dessen Abstand von der gegenüberliegenden Stirnfläche des Dichtungsteiles
12 annähernd der 1/2-Dicke des Fortsatzes 20 entspricht
Das gegenüberliegende Ende des Dichtungsteiles 12 besitzt einen zweiten Fortsatz 30, dessen Dicke der
Dicke des ersten Rücksprunges 26 entspricht und daher annähernd ein Drittel so groß ist, wie die Dicke des
Dichtungselementes. Allerdings bildet der Fortsatz 30 mit der oben liegenden Stirnfläche des Dichtungselementes
12 einen zweiten Rücksprung 32, derart daß die oben liegende Stirnfläche oder außenliegende Fläche
des Dichtungselementes 12 über eine Stufenfläche 34 in die obere Fläche des Fortsatzes 30 übergeht. Mit
anderen Worten: die unten liegende Fläche des zweiten Fortsatzes liegt dann mit der unten liegenden Fläche d^s
Dichtungselementes bzw. des Dichtungsteiles 12 in einer Ebene.
Die freie Endfläche 36 des zweiten Fortsatzes 30 bildet mit der Tengente 38 einen Winkel ß, der
vorzugrvcise 90° beträgt
Die Dichtungsteile 14 und 16 sind entsprechend ausgebildet Der Abiiand der Stufenfläche 34 und der
nicht zu sehenden Stufenfläche 40 am Rücksprung 20 von den freien Endsn ist so gewählt, daß im montierten
Zustand (vgl. F i g. 2) die freien Endflächen der Fortsätze 20 und die Stufenflächen 34 einander berühren,
wogegen die Endflächen 36 und die Stufenflächen 40 voneinander in einem Abstand t/entfernt sind, der durch
den maximal zulässigen Verschleiß der Dichtungsteile 12,14 und 16 bestimmt ist.
Aufgrund des Winkels <x = 30° können sich die drei Dichtungsteile 12, 14 und 16 nach innen aufeinander
zubewegen, dergestalt, daß der Inntndurchmesser bei Verschleiß der Innenflächen des Dichtungselementes 10
konstant bleibt, wogegen der Außendurchmesser des
Dichtungselementes sich verringert.
Die Überlappung der Dichtungsteile 12 und 16 zeigt die F i g. 3 und ein Querschnitt durch ein Dichtungselement im Bereich der Flächen 22 und 34 ist in der F i g. 4
dargestellt. Man erkennt dabei, daß das Dichtungselement eine am Umfang angeordnete Nut 50 besitzt, in die
ein elastisches Band 52 eingesetzt ist, das gemäß Zeichnung als Schraubenfeder ausgebildet ist.
Claims (1)
- Patentanspruch:Aus drei Dichtungsteilen zu einem Ring zusammengesetztes, mittels eines die Dichtungsteile s umgebenden elastischen Bandes, insbesondere einer Schraubenfederanordnung, zusammengehaltenes Dichtungselement for die Kolbenstange, beispielsweise eines Kolbenverdichters, wobei jedes DichtuRgsteil an einem Ende einen ersten Fortsatz, dessen Außenfläche mit der ersten Außenfläche des Dichtungsteiles in einer Ebene liegt und mit der zweiten Außenfläche einen ersten Rücksprung bildet, und an dem anderen Ende einen zweiten Fortsatz aufweist, dessen Außenfläche mit der zweiten Außenfläche des Dichtungsteiles in einer Ebene liegt und mit der ersten Außenfläche einen zweiten Rücksprung bildet, weiche Fortsäue in zusammengesetztem Zustand sich überlappen, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche (22) des ersten Fortsatzes (20) und die Stufung (34) des zweiten Fortsatzes (30) einen spitzen Winkel («) mit dem Außenumfang des Dichtungselementes (10) bilden und die Endflächen (36) des zweiten Fortsatzes und die Stufung (40) des ersten'Fortsatzes annähernd in radialer Richtung verlaufen, und daß die Dicke des ersten Fortsatzes annähernd 2/3 und die Dicke des zweiten Fortsatzes annähernd 1/3 der Dicke der Dichiungsteile betragen.30
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1981
- 1981-05-05 DE DE19813117603 patent/DE3117603C2/de not_active Expired
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