DE3502844C1 - Kolbenringdichtung für eine Kolben-Zylinder-Anordnung - Google Patents

Description

• In der DE-PS 6 70 989 wird ein Kolbenring für Kolbenmaschinen, insbesondere für Dampfmaschinen, Kompressoren und Pumpen, beschrieben. Bei diesem Kolbenring sind mehrere Teilstücke aus Kohle, Graphit oder ähnlichem selbstschmierendem Material auf einer federnden Fassung oder Unterlage gelagert. Die mit ihren Stoßflächen sich berührenden Teilstücke sind in der Umfangsrichtung auf der federnden Fassung verschiebbar. Die Stöße der Teilstücke können über- oder ineinandergreifen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenringdichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die für jeden besonderen Anwendungsfall geforderte Dichtheit mit technisch einfachen Mitteln gewährleistet wird und der Kolbenring sowohl eine Dicht- als auch eine Führungsfunktion übernimmt.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
• Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 beschrieben.
• Durch die Erfindung wird vorteilhafterweise nicht nur ein gleichmäßiges Anpressen erreicht, sondern es wird eine Distanz zwischen den Kolbenringen zur Abriebsverminderung und damit eine Abriebsverminderung durch axiale Verschiebbarkeit erzielt. Die Erfindung führt also zu einer neuen Qualität der Dichtung. Kolben bzw. Zylinder mit erfindungsgemäßen elastomerunterlegten PTFE-Ringen zeichnen sich durch eine hohe Konstanz der Dichtheit aus.
• In der Zeichnung ist in einer Ausschnittsdarstellung ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar wird eine Kolbenringdichtung mit zwei Kolbenringen gezeigt.
• Es ist die linke Hälfte einer Kolben-Zylinder-Anordnung im Schnitt dargestellt, wobei der Kolben mit 1 und der diesen Kolben führende Zylinder mit 2 bezeichnet sind. Der Kolben 1 weist an seinem radialen Umfang eine nicht näher bezeichnete Nut auf, in die zwei Kolbenringe 3a und 3b eingepaßt sind. Diese Kolbenringe, deren Schlitze vorzugsweise um 1800 gegeneinander versetzt sind, sind aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) hergestellt, beispielsweise mit Zuschlägen wie Kohle oder Graphit. Neben den Kolbenringen 3a und 3b ist in der Nut ein Elastomerring 4 angeordnet, der sich am- Nut-.
• grund abstützt. Dieser Elastomerring 4, der aus einem temperaturbeständigen Elastomer bestehen kann, drückt die Kolbenringe 3a und 3b aus PTFE-vom Nutgrund weg radial-nach außen gegen. die Wandung des.
• zugeordneten Zylinders 2. Er kann mit Ein- oder Ausbuchtung, die ein Verdrehen der Kolbenringe 3a bzw.
• 3b verhindern, versehen sein.
• Der sich am Nutgrund abstützende Elastomerring 4 ist T-förmig ausgebildet, wobei der lange Schenkel des-T-förmigen Elastomerringes 4 in den Zwischenraum zwischen den Kolbenringen 3a und 3b hineinragt. Hierdruch wird eine elastische Dichtung zwischen den Kolbenringen 3a und 3b hergestellt. Auch kann der Elastomerring 4 konzentrische Wülste 5 aufweisen, die an mindestens einer seiner radialen Wandungen angeordnet sind, beispielsweise an der äußeren Wandung, die den Kolbenringen 3a und 3b benachbart ist.
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Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Kolbenringdichtung für eine Kolbenzylinder-Anordnung, vorzugsweise von Kompressoren, unter Verwendung mindestens eines Kolbenringes aus PTFE, der insbesondere Zuschläge aus Kohle, Graphit oder dergleichen aufweist und der in einer im Kolben oder Zylinder angeordneten Nut geführt ist, wobei in die Nut ein sich am Nutgrund abstützender Elastomerring eingelegt ist, der den Kolbenring über seinen gesamten Umfangsradius vom Nutgrund weg radial nach außen gegen die Wandung des Zylinders drückt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in der gemeinsamen Nut angeordnete Kolbenringe (3b, 3c) vorgesehen sind, daß der Elastomerring (4b) T-förmig ausgebildet ist, und daß zur Herstellung einer elastischen Dichtung zwischen den Kolbenringen (3b, 3c) der lange Schenkel des T-förmigen Elastomerringes (4b) in den Zwischenraum zwischen den Kolbenringen (3b, 3c) hineinragt.
2. 2. Kolbenringdichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Elastomerringe (4b) mit Ein- oder Ausbuchtungen, die ein Verdrehen der Kolbenringe (3b, 3c) verhindern.
3. 3. Kolbenringdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerring (4b) den bzw. die Koblenringe (3b, 3c) U-förmig umfaßt.

   Die Erfindung betrifft eine Kolbenringdichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

   Derartige Kolbenringdichtungen sowie ihre auf den jeweiligen Anwendungsfall zugeschnittenen Erfordernisse sind allgemein bekannt. So müssen beispielsweise ölfreie Kompressoren mit Kolbenringen ausgerüstet werden, die gute Gleiteigenschaften bie den Bedingungen haben, die im Kompressor auftreten. Insbesondere muß das Material auch geeignet sein, die sich im Betrieb ergebenden Temperaturen und Drücke zu ertragen. Als Grundmaterial für solche Ringe hat sich Polytetrafluoräthylen (PTFE) bewährt, allerdings nicht in reiner Form, sondern mit Zuschlägen wie Kohle oder Graphit. Problematisch ist bei solchen Ringen die Dichtheit, denn für das Erzielen der erforderlichen Dichtheit müßte der geschlitzte Ring sich z. B. nach der Montage in der Kolbennut aufspreizen, so daß der Spalt zwischen der Innen- und Außenfläche des Koblenringes möglichst verschwindet. Tatsächlich ist aber die Spreizkraft solcher PTFE-Ringe mit Zuschlägen im Vergleich zu Metallkolbenringen ungenügend. Schwankungen in der Förderleistung sind die Folge.

   Es ist schon vorgeschlagen worden, diesen Mangel durch eine Fremdfederung zu beheben, indem in den Grund der Nut des Kolbens Metallfedern eingebracht werden, die den Kolbenring radial nach außen drücken.

   Ein derartiges Verfahren bedingt jedoch Mindestdurchmesser von Kolben und ist daher allgemein nicht anwendbar. Außerdem hat dieses Verfahren den Nachteil, daß Wege für eine die Förderleistung mindernde Leckluft an dem Kolbenring vorbei nicht verhindert werden können, denn die Federn verursachen funktionsgemäß einen Spalt zwischen dem Nutgrund und dem Kolbenring, so daß nur eine axiale Dichtungsfläche von dem Einfluß des Verdichtungsdrucks entsteht. Insoweit verhält sich eine solche Anordnung nicht besser als ein Kolben mit selbstspreizenden Ringen.

   Es ist eine Führungsleitring-Anordnung aus einem in einer einteiligen oder geteilten Umfangsnut eines in einem Zylinder bewegbaren Kolbens eingesetzten Führungsgleitring aus verschließfesten Kunststoff bekannt (DE-AS 23 15 016). Der Führungsgleitring wird mittels eines im Nutgrund liegenden elastischen Federringes an die Zylinderwand angedrückt, wobei zum Ausgleich auch großer Toleranzen der Federring aus zell-elastischem Polyurethan-Elastomer besteht. Es sind neben dem Führungsgleitring liegende Dichtungen vorgese hen, so daß die Führungs- und Dichtungsaufgaben jeweils von getrennten mechanischen Mitteln übernommen werden. Dies trifft auch für die aus dem DE-Gbm 69 37 506 bekannte Anordnung zu, bei der ein gummielastischer, gewebeverstärkter Dichtring für einen ungeteilten Kolben, der eine Nut zur Aufnahme des Dichtrings und von Stützringen aufweist und dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Dichtrings, vorgesehen ist Der Dichtring ist radial geteilt in einen inneren, stark dehnbaren Ringteil und einen äußeren, die Gewebeverstärkung aufweisenden Ringteil. Neben dem äußeren Ringteil, das an seiner Außenfläche Taschen zur Aufnahme von Schmiermitteln und Schmutzteilchen oder besonders ausgebildete Dichtkanten aufweisen kann, sind zusätzliche Sützringe angeordnet, die als Führungsringe ausgebildet sind.

   Weiterhin ist eine Führungs- und Dichtungsvorrichtung für einen mit Druckmittel beaufschlagten Kolben in einem Arbeitszylinder bekannt georden (DE-PS 2430 573). Bei dieser Vorrichtung weist der Kolben eine ringförmige Ausnehmung zur Aufnahme eines Dichtungsrings und zweier Führungsringe zu seinen beiden Seiten aus Kunststoff sowie eines durch das Druckmittel beaufschlagten Spreizrings aus elastischem Material auf. Es liegen die Führungsringe mit dem Dichtungsring beidseitig stützenden Stirnflächen abgekehrten Stirnflächen jeweils an einander zugekehrten radialen Stirnflächen von Bunden beiderseits der Ausnehmung des Kolbens und alle Ringe mit ihrem Außenmantel an der abzudichtenden Gleitfläehe sowie mit ihrem Innenmantel am Spreizring an. Die Führungsringe umgreifen über die Bunde hinaus axial, verlängert mit einer Nut geringer radialer Dicke die Bunde formschlüssig. In den Stirnwänden des Kolbens sind Öffnungen zum Durchtritt des Druckmittels zur Beaufschlagung des Spreizringes vorgesehen. Auch bei dieser Vorrichtung ist somit zwischen zwei Führungsringen ein Dichtungsring angeordnet, der von dem T-förmigen ausgebildeten Spreizring gegen die abzudichtende Zylinderlauffläche gedrückt wird.

   Bei einer bekannten Dichtung für eine Kolben-Zylinder-Anordnung (US-PS 24 68 980) wird der eigentliche Dichtring von einem weiteren Ring teilweise umschlossen. Beide Ringe sind in einer ringförmigen Ausnehmung gelagert, die im Kolben angeordnet ist. Der den ersten Ring teilweise umschließende zweite Ring liegt in der Nähe des zylinderförmigen Ausnehmungsrandes, wobei sich zwischen dem zweiten Ring und dem Ausnehmungsgrund ein weiterer druckbeaufschlagter Spaltring befindet, der die Dichtungsringe an die Zylinderlauffläche andrückt. Die Umschließungsflächen der beiden ersten Ringe sind praktisch halbkreisförmig ausgebildet.