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Die Erfindung bezieht sich auf eine Zylinder-Kolben
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Anordnung für Hubkolben-Kraftmaschinen und Kolben-Arbeits maschinen,
bei der zumindest einer der in entsprechende Aufnahmenuten am Kolbenkörper eingesetzten
Kolbenringe mit an der der Kolbenachse zugewandten Seite erweitertem Profil ausgebildet
ist und die diesen Kolbenring aufnehmende Nut ein sich radial einwärts erweiterndes
Profil aufweisen.
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Die Abdichtung von Kolben in Hubkolben-Kraftmaschinen und Hubkolben-Arbeitsmaschinen
erfolgt üblicherweise mittel Kolbenringen, die durch Eigenspannung oder Feder spannung
an die Zylinderwand oder Laufbiichsenwand gedrückt werden und durch die Druckdifferenz
des Mediums am Kolben eine zusätzliche Anpressung erfahren. Diese bewegte Kontaktdichtung
wird geschmiert, oder es werden Ringwerkstoffe mit "Eigenschmierung" verwendet.
Naturgemäß unterliegen diesen reibenden Dichtungselemente dem Verschleiß der abhängig
ist von vielen Einflußgrößen wie: Ilruckdiffer«3nz, Temperatur, Ringwerkstoff, Gegenl
aufwerk stoff, Kolbengeschwindigkeit* Kolbenführung, Ringzahl, abzudichtendes Medium
u.a..
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Dieser VerschleìfN bei Benutzung herkömmlicher Kolbenringe erhöht
sich beträchtlich bei der Verdichtung absolut trockener (;ase im Trockenlauf bei
hohen Druckdifferenzen
und den heute üblichen hohen Kolbengeschwindigkeiten
und kann Werte erreichen, die zu hå.ufige-Wartung erfordern ugE
zu großen Ersatzteilbedarf
mit sich bringen.
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Aus dieser Erkenntnis wurde bereits als ein anderes Abdichtsystem
an Kolben die Ausbildung eines metallischen Labyrinths vorgeschlagen. Jedoch erfordert
das Metall-Labyrinth als absolut berührungsfreie Dichtung in Folge
höherer Leckage
auch höhere Leistung-und stellt wegen der Präzision der Ausrichtung höhere Ai:\forderunqen-an
das -.
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Wartungapersonal. Als ein weiteres Abdichtsystem an Kolben wurde auch
schon die Benutzung "gefangener" Kolbenringe mit T-förmigem Profil vorgeschlageno
Der "gefangene" Kolbenring mit T-förmigem Profil ist rißempfindlich bei hohen Druckdifferenzen
wegen der Kerbwirkung in der Abstufung und erfordert eine Feder zur Stabilisierung,
die sich in die den gefangenen Kolbenring aufnehmende Kammernut einschlagen kann.
-Aufgabe der Erfindung ist es, Zylinder-Kolben-Anordnungen der eingangs beschriebenen
Art dahingehend wesentlich zu verbessern, daß vorteilhafte Abdicht- und Verschleißeigenschaften
wie mit "gefangenen" Kolbenringen erzielt werden und andererseits die- Kolbenringe
in Haltbarkeit und Stabil is jerungseigenschafte n den hertömmlichen Kolbenringen
mit rechteckigem Querschnitt gleichkommen oder
zumindest nahekommen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der "gefangene"
Kolbenring als Winkelprofil-Kolbenring mit einem sich am eigentlichen Ring teil
einseitig axial erstreckenden Kragen ausgebildet und mit diesem Kragen der Druckbeaufschlagungsseite
des Kolbens entgegengerichtet zwischen zwei zu den beiden Seiten der Aufnahmenut
angeordneten Kolbenumfangsteilen eingesetzt ist, von welchen der nach der Druckbeaufschlagungsseite
des Kolbens hin liegende Kolbenumfangsteil als Kammerring an seiner von der Druckbeaufschlagungsseite
des Kolbens abgewandten Stirnseite mit der Aufnahmenut in Form einer radial auswärts
offenen und im radial einwärtigen Bereich vertieften L-Profilnut ausgebildet ist,
während der zweite Kolbenumfangsteil eine der Druckbeaufschlagungsseite des Kolbens
entgegengerichtete, ringförmige Widerlagerfläche für den Winkelprofil-Kolbenring
aufweist.
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Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Winkelprofil-Kolbenring
an der der Druckbeaufschlagung des Kolbens iS abgewandten Seite eine gerade, stabilisierende
Auflagefläche aufweist, die den Winkelprofilkolbenring auch bei Überbrückung hoher
Druckdifferenzen gegen Kerbwirkung und damit gegen Reißen unempfindlich macht. Bei
dem Winkelprofilkolbea ring gemäß der Erfindung erfolgt diese Stabilisierung
sowohl
in axialer Richtung als auch in radialer Richtung nur durch den Gasdruck. Darüberhinaus
weist der Winkel- : profil-Kolbenring wesentlich verbesserte Dichtungseigen-: :
schaften auf. Eine weitere wesentliche Verbesserung dieser Dichtungseigenschaften
ist erzielbar, wenn ein Kolbenkammer ring vorgesehen ist, in welchem der in axialer
Richtung vertiefte Teil der Aufnahmenut eine zumindest ....
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um einen vorher bestimmten Einlauf-Verschleißweg größere radiale Breite
als der aufgenommene Kragen des Winkelprofil-Kolbenringes aufweist, während die
radiale Gesamtbreite des Winkelprofil-Kolbenringes in Neuzustand maximal gleich
dem radialen Abstand zwischen der Bodenfläche der Aufnahmenut und der Innenfläche
des Zylinders ist. Durch ihre Benutzung in Verbindung mit einem solchen Kolbenkammerring
dichten die erfindungsgemäßen Winkelprofil-Kolbenringe zunächst wie normale Rechteck-Kolbenringe
durch ihre Berührung zur Zylinderwand, wobei Eigenspannung und Gasdruck die nötige
Pressung aufbringen. Nach einer Einlaufzeit, deren Länge von der Druckdifferenz,
Gasart und Kolbengeschwindigkeit abhängt, wird ein Übergangs-Zustand erreicht» bei
dem der Winkelprofil-Kolbenring mit der äußeren Umfangsfläche seines eigentlichen
Ringteiles an der Zylinderwand und mit der äußeren Umfangsfläche seines Kragens
an der Innenfläche der Kammerwand anliegt. Durch seine verbesserte Stabilisierung
in axialer Richtung wie auch in radialer Richtung arbeitet der er-
findungsgemäße
Winkelprofil-Kolbenring in diesem Übergangszustand mit besonders geringem Verschleiß.
Nach längerem Betrieb stellt sich dann ein kleiner Labyrinthspalt zwischen der Umfangsfläche
des eigentlichen Ringteiles und der Zylinderwand ein und simit eine berührungsfreie
Drosseldichtung ohne Reibverschleiß. Zur Verbesserung der Stabi-': lisierung kann
der Winkelprofil-Kolbenring an seinem Innen Umfang mit einer Stabilisierungsfläche
ausgebildet und der den Winkelprofil-Kolbenring haltende Kolbenkammerring mit einem
auf die Bodenfläche der Aufnahmenut führenden Druckmediumdurchlaß ausgebildet sein.
Dieser Druckmedium-Durchlaß kann als mindestens eine m wesentlichen radiale Entlastungsnut
größerer Tiefe als der axial vertiefte Teil der Aufnahmenut in die der Druckbeaufschlagungsseite
des Kolbens abgewandte Stirnseite des Kolbenkammerringes eingeschnitten sein.
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Im Rahmen der Erfindung läßt sich eine weitere wesentliche Verbesserung
für die Führung des Kolbens im Zylinder und damit der Abdichteigenschaften und Verschleißeigenschaften
dadurch erreichen, daß am Kolben mindestens ein Führungsring durch einen mit axialem
Kragen und radialem Ringteil ausgebildeten Winkelprofil-Kolbenring in Verbindung
mit einem als Führungskammerring ausgebildeten Kammerring gebildet ist, dessen Aufnahmenut
zu praktisch spiel frei festem Aufnehmen auf den Querschnitt des axialen Kragens
am
Winkelprofil-Kolbenring abgestimmt ist. Durch die Benutzung in Verbindung mit dem
besonderen Führungskammerr.hBg : erhält der Winkelprofil-Kolbenring mit derselben
Ausbildrt: die Funktion des Führungsringes. Eine weitere Verbesserung dieser Führungsfunktion
läßt sich erreichen, wenn ein = Führungsringe-Paar am Kolben durch zwei mit ihren
radialen Ringteilen gegeneinander gelegte Winkelprofil-Kolbenringe gebildet ist,
die zwischen zwei Führungskammerringe mit einander gegenübergesetzten, auf den Querschnitt
der axiale Kragen der Winkelprofil-Kolbenringe spielfrei fest passend abgestimmten
Aufnahmenuten gehalten sind.
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Die Erfindung bietet die verschiedensten Anpassungsmöglichkeiten der
Zylinder-Kolben-Anordnung an die jeweiligen Anwendungsfälle: So können beispielsweise
sämtliche am Kolben vorgesehenen Kolbenringe Winkelprofil-Kolbenringe sein. Von
dieser Möglichkeit wird man in Fällen besonders hoher Druckdifferenzen über den
Kolben Gebrauch machen. In anderen Anwendungsfällen kann man eine Anzahl der am
Kolben vorgesehenen Kolbenringe als Winkelprofil-Kolbenringe und den Rest als Kolbenringe
mit rechteckigem Querschnitt vorsehen. In diesem Fall wird man bevorzugt die Winkelprofil-Kolbenringe
an dem druckbeaufschlagten Endbereich des Kolbens anordnen. Für die Anordnung der
Führungsringe bieten sich im Rahmen der Erfindung ebenfalls verschiedene
Möglichkeiten:
So kann man beispielsweise unmittelbar am Druckbeaufschlagungsende des Kolbens einen
Führungsring bzw. ein Führungsringe-Paar anbringen.
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Man kann aber auch vorsehen, daß im axialen Mittelbereich.
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des Kolbens ein Führungsring bzw. ein Führungsringe-Paar angebracht
ist. Ein solcher Fall eignet sich besonders für zweiseitig druckbeaufschlagte Kolben.
Man kann bei dieser Ausbildung bevorzugt zu beiden Seiten des mittigen Führungsringes
bzw. Führungsringe-Paares Kolbenringe mit rechteckigem Querschnitt und an den beiden
Enden des Kolbens Winkelprofil-Kolbenringe anordnen.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden auf die Zeichnung
Bezug genommen. Es zeigen: Fig. 1 das Arbeitsschema eines abdichtenden Winkelprofil-Kolbenringes
in Verbindung mit seinem Kolbenkammerring; Fig. 2 einen Kolbenkammerring in axialem
Schnitt; Fig. 3 einen zum Kolbenkammerring gemäß Figur 2 passenden Winkelprofil-Kolbenring
in axialem Schnitt; Fig. 4 den Kolbenkammerring gemäß Figur 2 teilweise in radialer
Draufsicht gemäß 4-4 der Figur 2;
Fig. 5 eine einfache Führungsringanordnung
in axialem Schnitt; Fig 6 ein Führungsringe-Paar in axialem Schnitt; Fig. 7 ein
Diagramm für Verschleiß- und Laufzeiterwartung; Fig. 8 ein erstes Ausführungsbeispiel
schematisch in axialem Schnitt; Fig. 9 ein zweites Ausführungsbeispiel schematisch
in axialem Schnitt und Fig. 10 ein drittes Ausführungsbeispiel schematisch in axialem
Schnitt.
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Gemäß Figur 1 bis 4 ist ein in einem Zylinder 20 beweglicher Kolben
22 mit mindestens einem Winkelprofil-Kolbenring 30 ausgestattet. Der Zylinder 20
kann herkömmlicher Art sein und weist dementsprechend eine mit dem Kolben dichtend
zusammenwirkende Zylinderinnenfläche 21 auf.
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Die druckbeaufschlagte Seite des Kolbens 22 ist in Figur 1 durch den
Pfeil 23 angedeutet. Der Kolbenkörper 24 trägt mindestens einen Kolbenkammerring
25, der, wie dargestellt, den an der Druckbeaufschlagungsseite 23 des Kolbens dem
Winkelprofil-Kolbenring 30 zugeoardneten Kolbenumfangsteil bildet. Der dem Winkelprofil-Kolbenring
30 an der der Druckbeaufschlagung 23 abgewandten Seite zugeordnete Umfangsteil des
Kolbens 22 ist bei 26 angedeutet. In die der Druckbeaufschlagung abgewandte Stirnseite
des Kolben-
kammerringes 26 ist eine radial nach außen offene,
ringsum verlaufende Nut 27 geschnitten, deren ringförmiger äußerer Bereich 27a eine
axiale Tiefe aufweist, die der axialen Dicke des eigentlichen Ringteiles 31 des
Winkelprofil-Kolbenringes 30 entspricht. Der radial einwärtige' ringförmige Bereich
27b der Nut 27 ist vertieft, und zwar auf eine der axialen Breite des Winkelprofil-Kolbenringes
einschließlich seines axialen Kragens 32 entsprechende Tiefe Sowohl der vertiefte
Nutbereich 27b als auch der axiale Kragen 32 haben trapezförmigen Querschnitt, d.h.
eine in gleichem Winkel abgeschrägte radial nach außen gerichtet te Fläche. Dabei
ist jedoch die radiale Breite des Kragens 32 kleiner als die radiale Breite des
vertieften Nutbereiches 27b. Dadurch hat der Winkelprofil-Kolbenring 30 mit seinem
axialen Kragen 32 eine radiale Bewegungsmöglichkeit innerhalb der Aufnahmenut 27,
die mindestens einem bei 33 in Teil a) der Figur 1 wiedergegebenen Einlauf-Verschleißweg
entspricht. Wie dort gezeigt, ist die radiale Bewegungsmöglichkeit des Winkelprofil-Kolbenringes
30 noch etwas größer als dieser Einlauf-Verschleißweg 33 gewählt, so daß sich zwischen
der inneren Umfangsfläche 34 des Winkelprofil-Kolbenringes 30 und dem Boden 27c
der Aufnahmenut 27 auch bei Neuzustand des Winkelprofil Kolbenringes 30 ein Spalt
ergibt,der über radiale Einschnitte 28 im Kolbenkammerring 25 mit dem Innenraum
des
Zylinders 20 in Verbindung steht. Hierdurch bildet die innere
Umfangsfläche des Winkelprofil-Kolbenringes 30 zusammen mit seinen der Druckbeaufschlagungsseite
23 des Kolbens zugewandten Stirnflächenteilen 35a, 35b und 35c eine zusätzliche
Stabilisierungsfläche. Die Hauptstabilisierungsfläche des Winkelprofil-Kolbenringes
30 wird durch seine rechtwinklig zur Kolbenachse liegende, der Druckbeaufschlagungsseite
des Kolbens 22 abgewandte Stirnfläche 36 gebildet, die auf einer zur Kolbenachse
rechtwinkligen, ringförmigen Widerlagerfläche 37 ruht, die an dem Kolbenumfangsteil
26 ausgebildet ist.
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In Teil a) der Figur 1 ist der Neuzustand des Winkelprofil-Kolbenringes
30 dargestellt. Die radiale Gesamtbreite 38 des Winkelprofil-Kolbenringes 30 ist
dabei derart gewählt, daß beim Anliegen der äußeren Umfangsfläche 39 des Winkelprofil-Kolbenringes
30 an der Zylinder-Innenfläch 21 die innere Umfangsfläche 34 noch in geringem Abstand
von dem Boden 27c der Aufnahmenut 27 liegt und die abgeschrägte radial auswärts
gerichtete Fläche des Kragens 32 im Abstand des Einlauf-Verschleißweges 33 von der
entsprechend abgeschrägten Innenfläche des vertieften Nutteiles 27b. Hierdurch dichtet
der Winkelprofil-Kolbenring 30 gegenüber der Innenfläche 21 des Zylinders 20 zunächst
wie ein normaler Rechteck-Kolbenring durch seine Berührung zur Zylinderwand, wobei
die Eigenspannung des Winkelprofil-
Kolbenringes 30 und der auf
die innere Umfangsfläche 34 geführte Gasdruck die nötige Pressung aufbringen. Dieser
Zustand dauert je nach Druckdifferenz, Gasart und Kolbengeschwindigkeit zwischen
etwa 1000 und 7000 Betriebsstunden.
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Teil b) der Figur 1 zeigt enen Übergangszustand der erreicht wird,
wenn der eigentliche Kolbenteil 31 durch Verschleiß soweit abgerieben ist, daß sich
die schräge äußere Umfangsfläche 35b des Kragens 32 gegen die entsprechend abgeschrägte
Fläche an den vertieften Teil 27b der Aufnahmenut 27 angelegt hat. Die Eigenspannung
des Winkelprofil-Kolbenringes 30 und der auf aie innere Umfangsfläche des Winkelprofil-Kolbenringes
wirkende Gasdruck werden in diesem Betriebs zustand von dem Kolbenkammerring 25
abgestützt, so daß die Pressung des Winkelprofil-Kolbenringes 30 gegen die Zylinderwand
wesentlich geringer wird. Der Verschleiß wird dementsprechend in diesem Betriebszustand
wesentlich verringert. Dadurch kann dieser Übergangszustand je nach Druckdifferenz,
Gasart und Kolbengeschwindigkeit über etwa 15000 bis etwa 20000 Betriebsstunden
oder mehr aufrecht erhalt werden. Nach längerem Betrieb stellt sich dann der in
Teil c) der Figur 1 wiedergegebene Zustand ein, in Welchem ein kleiner Labyrinthspalt
40 zwischen dem Winkelprofil-Kolbenring 30 und der Zylinderwand gebildet wird. Dieser
schmale Labyrinthspalt 40 hat zur Folge, daß sich eine berührungs-
freie
Drosseldichtung ohne weiteren Reibverschleiß einstellt.
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In allen drei Betriebszuständen wird der Winkelprofil-Kolbenring 30
durch die große rückseitige, ebene Auflagefläche 36, 37 und durch den Gasdruck hervorgerufen,
der hinter den Winkelprofil-Kolbenring 30 auf dessen innere Umfangs fläche 34 gelangt.
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Figur 7 zeigt den zeitlichen Ablauf dieser Betriebszustände anhand
eines Beispiels und im Vergleich mit dem Laufverhalten eines Kolbens mit Rechteckringen,
wobei die Liefermenge auf die Liefermenge des mit Rechteckringen neu bestückten
Kolbens bezogen ist (100%). Wie das Diagramm der Figur 7 zeigt, wird durch die gegenüber
Rechteckringen stärkere Anpressung der Winkelprofil-Kolbenringe 30 zunächst eine
erhöhte Liefermenge erzielt, die in dem Betriebszustand gemäß Teil a) der Figur
1 auch bei 105X gleichbleibend beibehalten wird. In dem in Figur 7 wiedergegebenen
Beispiel wird der Übergangszustand gemäß Teil b) der Figur 1 bei etwa 2000 Betriebsstunden
erreicht. In diesem Übergangszustand nimmt die Liefermenge einer Pumpe mit zunehmender
Laufzeit geringfügig ab und zwar etwas stärker bei unterbrochenem Betrieb als bei
Dauerbetrieb.
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Nach einer Laufzeit von etwa 15000 Betriebsstunden wird in diesem
Beispiel der in Teil c) der Figur 1 dargestellte
Betriebszustand
erreicht, bei welchem zwischen der Innenfläche 21 des Zylinders 20 und der äußeren
Umfangs fläche 39 des Winkelprofil-Kolbenringes 30 ein schmaler Labyrinthspalt 40
ausgebildet ist. In diesem Betriebszustand tritt kein nennenswerter Reibverschleiß
mehr ein, so daß die Liefermengen bei etwa 97 bis 98% (Dauerbetrieb) bzw.
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92 bis 93% (unterbrochener Betrieb) auf lange Zeit verbleiben. Die
gestrichelte Kurve zeigt im Vergleich das Laufverhalten eines mit Rechteckringen
bestückten Kolbens.
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Da die Rechteckringe in ihrer entsprechenden Aufnahmenut keine Begrenzung
ihrer radialen Ausdehnung finden, bleibt die ursprüngliche Liefermenge bei 100%
solange aufrecht erhalten, bis ein erheblicher Verschleiß an den Rechteckringen
eingetreten ist. Im dargestellten Beispiel ist dies eine Laufzeit von etwa 6000
Stunden. Jedoch fällt von diesem Zeitpunkt an die Liefermenge stark ab, weil die
Rechteckringe wegen des an ihnen eingetretenen starken Verschleißes keine brauchbare
Dichtwirkung mehr erbringen.
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Die Figuren 5 und 6 zeigen die Ausbildung von Führungsringen für Kolben
unter Benutzung gleicher Winkelprofil-Kolbenringe 30 wie bei den Abdichtungsringen
gemäß Figur 1 bis 4. Für die Bildung eines einfachen Führungsringes 44 (Figur 5)
sind ein Winkelprofil-Kolbenring 30 und ein Führungskammerring 41 vorgesehen. Der
Führungskammerring 41 hat ähnlichen Aufbau wie der Kolbenkammerring 25. Jedoch
ist
bei ihm der vertiefte Bereich 42b der Aufnahmenut 42 derart ausgebildet, daß der
Kragen 32 des Winkelprofil-Kolbenringes 30 praktisch spielfrei fest passend von
diesem vertieften Teil der Aufnahmenut 42b aufgenommen wird.
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Dementsprechend ist die radiale Gesamtbreite 53 der Aufnahmenut 41
derart auf die radiale Gesamtbreite 38 des Winkelprofil-Kolbenringes 30 abgestimmt,
daß der Winkelprofil-Kolbenring 30 vom Führungskammerring 41 in führender Berührung
mit der Innenfläche 21 des Zylinders 20 gehalten wird. Als weiterer Unterschied
gegenüber dem Kolbenkammerring 25 weist der Führungskammerring 41 keine zum Grund
der Aufnahmenut 42 führende axialen Einschnitte auf.
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Verbesserte Führung läßt sich durch ein in Figur 6 gezeigtes Führungsringe-Paar
45 erreichen, das dadurch gebildet ist, daß zwei Winkelprofil-Kolbenringe 30 mit
ihren Stirnflächen 36 gegeneinandergesetzt sind und zwischen zwei Führungskammerringen
42 gehalten sind, die in gleicher Weise wie der in Verbindung mit Figur 5 beschriebene
Führungskammerring 41 ausgebildet und einander gegenübergesetzt sind.
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Im Beispiel der Figur 8 ist der in einem Zylinder 20 angeordnete Kolben
22 ausschließlich mit Winkelprofil-Kolbenringen 30 bestückt. Der Kolbenkörper 24
wird in
diesem Beispiel durch einen auf der rohrförmigen Kolbenstange
46 aufgebrachten Widerlagerring 47, sieben hintereinander angeordnete Kolbenkammerringe
25, zwei Führungskammerringe 41 und eine Gesamtheit der Kolbenkainmerringe 25 und
Führungskammerringe 41 zusammenpressende und gegen den Widerlagerring 47 pressende
Spannmutter 48 gebildet. Zwischen den Kolbenkammerringen 25 sind die Winkelprofil-Kolbenringe
30 derart angeordnet, daß sie mit ihrem axialen Kragen nach der durch den Pfeil
23 angedeuteten druckbeaufschlagten Seite des Kolbens gerichtet sind. Die vorderen
sechs Winkelprofilkolbenringe stützen sich mit ihrer rückseitigen Stirnfläche 36
jeweils an der am nächsten Kolbenkammerring gebildeten Widerlagerfläche 37 ab, während
der hinterste Winkelprofil-Kolbenring 30 mit seiner rückseitigen Stirnfläche 36
an dem Widerlagerring 47 abgestützt ist. An dem vorderen, d. h.
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druckbeaufschlagten Ende trägt der Kolben ein Führungsringe-Paar 45,
wie es oben in Verbindung mit Figur 6 beschrieben wurde. Dieses Führungsringe-Paar
ist mit den beiden gegeneinander gesetzten Führungskammerringen 41 gehalten.
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Der in Figur 8 gezeigte Kolben eignet sich insbesondere für solche
Anwendungsfälle, bei denen hohe Gasdrucke im Zylinder 20 auftreten bzw. erzeugt
werden.
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Im Beispiel der Figur 9 handelt es sich um einen Kolben für geringere
bzw. mittlere Gasdrücke im Zylinder 20.
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Dieser Kolben weist wiederum an dem durch den Pfeil 23 angedeuteten
druckbeaufschlagten Ende ein Führungsringe-Paar 45 auf, wobei jedoch der eine Führungskammerring
unmittelbar in die den druckbeaufschlagten Endabschluß des Kolbens bildende Spannmutter
49 einbezogen ist, die gegen den zweiten Führungskammerring 41 gezogen ist. In dem
sich an diesen zweiten Führungskammerring 41 anschließenden Bereich weist der Kolbenkörper
24 einen zylindrische Trägerkörper 50 für vier hintereinander angeordnete Kolbenkammerringe
25 auf, die in der oben beschriebenen Weise je einen Winkelprofil-Kolbenring 30
aufnehmen.
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Anschließend an diesen zylindrischen Aufnahmeteil ist der Kolbenkörper
24 mit einem im wesentlichen zylindrischen Umfangsteil 26 ausgebildet, in den neuen
hintereinander angeordnete Umfangsnuten 51 zur Aufnahme je eines herkömmlichen Kolbenringes
52 mit rechteckigem Querschnitt eingeschnitten sind. Die nach der Druckbeaufschlagungsseite
des Kolbens gerichtete ringförmige Stirnfläche dieses Umfangsteiles 26 dient als
Widerlager für den vierten Winkelprofilkolbenring.
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Figur 10 zeigt einen zweiseitig beaufschlagten Kolben als weiteres
Ausführungsbeispiel. Hierbei weist der Kolbenkörper 24 ausgehend von einem-rückwärtigen
Umfangsbund
53 einen zylindrischen Trägerteil 54 aud, der am vorderen
Ende eine Spannmutter 55 trägt. Zwischen den Widerlagerbund 53 und die Spannmutter
55 sind zwei Kolbenkammerringe 25, zwei Führungskammerringe 41 und zwei ringförmige
Kolbenringträger 56 in folgender Anordnung eingesetzt: In Anlage an den Widerlagerbund
53 sitzt ein Kolbenkammerring 25 mit Winkelprofil-Kolbenring 30 derart, daß der
Kragen 32 des Winkelprofil-Kolbenringes 30 nach der Kolbenstangenseite gerichtet
ist. Hieran schließt sich ein ringförmiger Kolbenrlngträger, der mit seiner der
Kolbenstangenseite zugewandten Stirnfläche eine ringförmige Widerlagerfläche für
den Winkelprofil-Kolbenring 30 bildet. In den ringförmigen Kolbenringträger 56 sind
in entsprechende Umfangsnuten drei herkömmliche Kolbenringe 52 mit Rechteckprofil
eingesetzt. An diesen Kolbenringträger 56 schließt sich ein durch die beiden Führungskammer
ringe 41 und zwei in sie eingesetzte Winkelprofil-Kolbenringe 30 gebildetes Führungsringe-Paar
45 an. Hieran schließt sich dann in entsprechender symmetrischer Anordnung wieder
ein ringförmiger Kolbenringeträger 56 mit drei herkömmlichen Rechteckkolbenringen
52 nd ein Kolbenkammerring 25 mit Winkelprofil-Kolbenring 30, dessen Kragen 32 nach
dem die Spannmutter 55 tragenden Ende des Kolben gerichtet ist. Die Gesamtheit dieser
Elemente wird durch die Spannmutter 55 zusammengedrücu und gegen den Widerlagerbund
53 gepreßt. Ein derartiger Kolben eignet
sich besonders als doppelseitig
beaufschlagter Kolben in solchen Anwendungsfällen, bei denen mittlerer bis hoher
Druck gasförmiger Medien in dem Zylinder 20 anliegt bzw. erzeugt wird.
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Zylinder-Kolben-Anordnung für Hubkolben-Kraftmaschinen und Hubkolben-Arbeitsmaschinen
Bezugszeichenliste 20 Zylinder 21 Zylinder-Innenfläche 22 Kolben 23 Pfeil druckbeaufschlagte
Seite von 22 24 Kolbenkörper 25 Kolbenkammerring 26 Kolbenumfangsteil 27 Aufnahmenut
sV 27a flacherer Teil von 27 27b vertiefter Teil von 27 28 radialer Einschnitt
30
Winkelprofil-Kolbenring 31 Ringteil von 30 32 Kragen von 30 33 Einlauf-Verschleißweg
34 Innere Umfangs fläche von 30 35a hochdruckseitige Stirnflächenbereiche von 30
35b hochdruckseitige Stirnflächenbereiche von 30 35c hochdruckseitige Stirnflächenbereiche
von 30 36 niederdruckseitige Stirnfläche von 30 37 Widerlagerfläche an 26 38 radiale
Gesamtbreite von 30 39 äußere Umfangsfläche von 30 40 Labyrinthspalt 41 Führungskammerring
42 Aufnahmenut von 41 42b vel-tlefter Teil von 42 43 radiale Gesamtbreite von 42
44 einfcher Führungsring 45 Führungsringe-Paar 46 Kolbenstange 47 Widerlagerring
48 Spannmutter 49 Spannmutter
50 zylindrischer Kammerringträger
51 Umfangsnut 52 Rechteck-Kolbenring 53 Widerlagerbund 54 zylindrischer Kammerrinyträger
55 Spannmutter 56 Kolbenringträger
Leerseite