DE3633053A1 - Aggregat mit durch mindestens einen konischen ring begrenzter kammer - Google Patents

Description

In meiner Patentanmeldung P 35 37 497.7 ist ein Aggregat beschrieben, indem in einer Kammer, die durch konische Ringteile begrenzt ist, Fluid gefördert werden kann. Dabei werden im Fluid auch hohe Drücke von mehreren tausend Bar möglich. Verwandte Aggregate findet man auch in meinen Patentanmeldungen P 34 46 107.8 oder P 35 43 445.7 bzw. aus anderen meiner Patentanmeldungen. Die so bekanntgewordenen Aggregate haben hohe Drücke und gute Wirkungsgrade erreicht. Im Rahmen dieser jetzigen Erfindung wird erkannt, daß auch die Lebensdauer noch gesteigert werden kann und die Herstellungsweise einfacher gestaltet werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kammer für Fluid mit hohen Drücken zu schaffen, die mindestens einendig durch ein konisches, axial zusammendrückbares Ringelement begrenzt ist, wobei die Spannungen im Inneren des Ringelementes gleichmäßiger verteilt sind und die Lebensdauer dadurch erhöht wird. Gleichzeitig wird eine bessere Abdichtung der Kammer ermöglicht.

Diese Aufgabe wird in der Gattung des Gattungsbegriffs des Patentanspruchs 1 durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 10.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Anordnung der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch eine Anordnung der Erfindung;

Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch eine Anordnung der Erfindung;

Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch eine Anordnung der Erfindung;

Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch eine Anordnung der Erfindung;

Fig. 6 ist ein Längsschnitt durch eine Anordnung der Erfindung;

Fig. 7 ist ein Längsschnitt durch eine Anordnung der Erfindung, und

Fig. 8 ist ein Längsschnitt durch eine Anordnung der Erfindung.

In Fig. 1 ist das Ringelement, wie in der Figur gezeigt, jedoch sind zusätzlich die geometrischen Maße zur Berechnung der Momente umdie radial inneren oder äußeren Auflagen eingetragen. Man sieht die oberhalb oder unterhalb des Elementes aus der Außenkammer oder aus der Innenkammer herrschende Fluidkraft mit dem Fluiddruck "q", z. B. in Kilogramm pro Quadratmillimeter. Die Werte "R" = äußerer und "r" = innerer Radius sind eingetragen und so die Radiendifferenz "delta R". Dabei ist zu beachten, daß die Radien "R" und "r" oberhalb und unterhalb des Elementes unterschiedlich liegen, weil die Kammern ja durch die radiale Länge der Ringnasen 508 bzw. 502 zwischen den Dichtringbetten 503 und 504 bzw. 507 und 509 voneinander getrennt sind. Dann drückt die Kraft in der Außenkammer (in der Figur oberhalb des Elements) zwei benachbarte Elemente automatisch zusammen, weil das Moment um die innere Abdichtung dann bei gleichen Drücken in der Außen- und Innenkammer größer ist, als das aus der Innenkammer. Es wurde bereits in Aussicht gestellt, die Brechnung dieser wichtigen Momente zu bringen. Sie geschieht, wie folgt:

Das Moment um die Innendichtung ist "dMd": dMd = qB (Δ R) d (Δ R) (1)

mit

oder um die Außendichtung:

Danach folgt:

und die Ausrechnung des Integrals bringt:

Folglich erhält man für die Brechnung die in Fig. 1 eingetragenen Berechnungsformeln:
Moment um Innenauflage:

Moment um Außenauflage:

In Fig. 2 sind zwei konische Ringelemente 724 und 725 zu einer Kammer zusammengesetzt. Zwischen den Ringelementen ist hier aber erfindungsgemäß das Distanzrohr 1568 angeordnet, und wenn weitere Elemente benutzt werden, auch das Distanzrohr 1570. Die Innenauflage bildet das Distanzrohr 1570, die Außenauflage bildet das Distanzrohr 1568. Die Distanzrohre haben axiale Enden mit dem jeweiligem Radius 1562 um die Ringlinien 1565. Zwischen den Ringlinien 1565 ist der axiale Abstand 1563 oder 1564 ausgebildet. Die Ringelemente sind radial außen oder radial innen mit den ringförmigen Ausnehmungen mit den Lagerflächen 1590 mit den Radien 1561 um die Ringlinien 1593 versehen. Wenn die Elemente und das betreffende Rohr zusammengelegt sind, bilden die Ringlinien 1593 und 1565 gleiche Linien, das heißt, sie liegen gleich. Da die Distanzrohre komplementär geformte Enden mit Radien 1562 um Ringlinien 1565 haben und folglich die Auflageflächen 1591 bilden, liegen die Flächen 1590 und 1591 nach der Montage aufeinander und können aneinander gleiten, was sie tun, wenn die Elemente 724, 725 axial komprimieren oder entspannen. Zwischen benachbarten Elementen ist daher eine in radialer Richtung klar begrenzte Abdichtung von der Dicke der Wandstärke des betreffenden Rohres 1568 oder 1570 geschaffen. Diese begrenzt die Außenkammer 35 und die Innenkammer 37 und dichtet beide gegeneinander ab. Die beschriebene Anordnung und Wirkung findet sowohl an den radial inneren als auch an den radial äußeren Endteilen der Ringelemente 724 und 725 statt; unterscheidet sich lediglich durch die Durchmesser.

Die Berechnung der Momente um die radial innere Auflage infolge Druck in der Innenkammer geht daher vom Innendurchmesser des Distanzrohres 1570 bis zum Innendurchmesser des Distanzrohres 1568, während die Berechnung des Momentes unter dem Druck in der Außenkammer um die Außenauflage vom Außendurchmesser des Distanzrohres 1568 bis zum Außendurchmesser des Distanzrohres 1570 geht. Entsprechend sind in den Formeln der Fig. 1 die Radien "R", "r" und die Radiendifferenz "R-r" = " Δ R" zu wählen. Die gleiche Berechnungsweise gilt auch für die V-Elemente der Fig. 4 und 5, weil auch diese Ausnehmungen mit Flächen 1590 zur Auflage von Distanzrohren 1568 haben, die zwischen zwei benachbarte V-Elemente zu legen sind. Radial innerhalb und außerhalb der Distanzrohre 1568 bzw. 1570 sind die Dichtringsitze 1014 und 1015 zum Einlegen der plastischen Dichtringe angeordnet. Sie dichten dann, wenn die Flächen 1590 und 1591 geometrisch nicht einwandfrei ausgeführt sind. Sind diese aber einwandfrei ausgeführt, dann sind sie selbstdichtend.

Der relativ lange Abstand 1563 bzw. 1564 der Ringlinien, die die Wurzeln der Radien 1562 bilden, haben den Vorteil, daß die Distanzringe zum Bearbeiten der Radien 1562 gut gespannt oder gehalten werden können, und außerdem gestattet die Länge der Distanzringe eine Ausbauchung des Distanzringes 1568 radial nach außen zur Form der Mittellinie 1567 mit Radius 1560 um die Ringlinie 1566, bzw. oder des Distanzringes 1570 radial nach innen, wenn die Elemente 725, 724 axial zusammendrücken und die Flächen 1590 und 1591 so fest aufeinander liegen, daß sie nicht meher aneinander gleiten, (schwenken). Die Distanzrohre sind entsprechend dünnwandig, um diese Durchbiegungen zulassen zu können. Die Ausbildung nach Fig. 2 bis 4 schafft daher Ringelementen-Assemblies oder V-Elemente von hoher Lebensdauer, praktisch von Dauerfestigkeit für mehrere Zehnmillionen Hübe (axiale Zusammendrückungen und Entspannungen).

Die Fig. 2 ist insofern eine Modifikation oder Verbesserung der Fig. 1. Die Fig. 1, 2, 4 und 5 arbeiten im übrigen und werden eingebaut, wie aus der eingangs erwähnten P 35 37 497.7 bekannt.

Für Pumpen mit hohen Drücken von mehreren tausend Bar um Fluid in den Kammern 35 oder 37, oder in beiden, werden die Elemente oft aus nicht rostendem Edelstahl hergestellt. Dessen Lebensdauer seiner Federkraft bzw. des Federungsvermögens läßt gelegentlich früher nach, als das von kohlenstoffreichem, aber rostendem Federstahl. Um höhere Lebensdauer zu erhalten, als der nichtrostende Edelstahl bieten würde, kann man daher erfindungsgemäß die Anordnung(en) nach der Fig. 3 treffen. In Fig. 3 ist ein Paar Tellerfedern aus Federstahl mit der Innenkante Rücken an Rücken zusammengelegt, wobei die beiden dauerhaften Tellerfedern durch 1570 und 1571 dargestellt sind. Axial außen um sie herum sind die Ringelemente 1572 und 1573 aus nicht rostendem Material, zum Beispiel aus Edelstahl, passend und an den Tellerfedern anliegend, herum gelegt. Dabei haben die Ringelemente 1572, 1573 die erfindungsgemäßen Ringnasen 502 und radial innerhalb und außerhalb von ihnen die Dichtringbetten 503 und 504 (wie in Fig. 1) zur Aufnahme der plastischen Dichtringe. Die Tellerfedern sind der mit Öl gefüllten Außenkammer 35 zugewandt, während die Elemente 1572, 1573 der Innenkammer mit nicht schmierendem Fluid zugekehrt sind. Bei axialem Zusammendrücken werden die Tellerfedern und die Ringelemente zusammengedrückt. Bei axialem Entspannen unterstützen die Tellerfedern stark und mit langer Lebensdauer von mehreren Zehnmillionen Hüben die dünneren Ringelemente 1572 und 1573 beim Entspannungshub.

Die Tellerfedern und Elemente liegen dann in den Flächen 2072 aneinander auf. Beim Zusammendrücken und Entspannen kann dabei eine kleine Gleitbewegung entstehen. Daher können die Schmiernuten, Spiralen oder Ringnuten 1580 und 1581 in die Tellerfedern oder in die Elemente eingearbeitet und durch Kanäle 1579 mit der mit schmierendem Fluid gefüllten Außenkammer 35 verbunden sein. Damit die Anordnung, das Assembly, der Fig. 3 die Funktion eines V-Elementes erhlaten kann, klemmt man die Teile radial innen axial unnachgiebig zusammen. Das zu tun kann zu hohen Reibungen und Beschädigungen oder Beeinträchtigungen der Lebensdauer führen, wenn man es in herkömmlicher Weise tut. Erfindungsgemäß sind daher die Elemente 1572, 1573 an ihren radial inneren Endteilen der Innenkammer 35 zu gerichtet, mit Auswölbungen 1574 mit Radien um die Innenkantenauflage der Tellerfedern gebildet. Dadurch werden in der Längsschnittzeichnung der Fig. 3 die Kreisbögen 1575 sichtbar. Diese sind mit gleichen Radien 3072 um die Innenkantenauflagelinie 8072 ausgeführt, so daß deren höchster Punkt (die höchste Linie) immer axial oberhalb oder unterhalb der Schwenklinie, die gleichzeitig Auflagenlinie 8072 ist, bleibt. Die Bogenlinie 1575 wird dann von der Planfläche 4072 umgriffen, die an den Radialfortsätzen 5072 der innen angebrachten Haltehülsen 1576 und 1577 ausgebildet sind. Die beiden Hülsen 1576 und 1577 sind durch die innere Halterung mit den Borden 1579 zusammengehalten, zum Beispiel, zusammengenietet. Die Anordnung ist so bemessen, daß zwischen den Bogenlinien 1575 und den radial planen Halteflächen 4072 der Halteflansche 5072 kein Spielraum verbleibt. Bei der Schwenkung der Schenkel der Elemente und der Tellerfedern gleitet die Ringbogenfläche 1575 an der planen Haltefläche 4072, ohne daß die Tellerfedern voneinander oder die Elemente von den Tellerfedern abheben können. Das Assembly ist auf diese Weise axial fest zusammengehalten und es entstehen keine schädlichen Quetschungen bei der Kompression und Expansion der Tellerfedern und der Elemente. Anstelle der Ringnasen 502 können wieder die Ringausnehmungen mit den Flächen 1590 der Fig. 2, 4, 5 angeordnet werden, damit man die Distanzrohre 1568 zwischen benachbarte Ringassemblies der Fig. 3 legen kann.

Die Fig. 4 und 5 zeigen, wie das V-Element für hohe Drücke eine wesentliche Verlängerung der Lebensdauer durch die jetzigen erfindungsgemäßen Anordnungen erhalten kann. Fig. 5 ist eine Vergrößerung der linken Hälfte der Fig. 4, damit technische Erklärungen und geometrische Daten besser sichtbar gemacht werden können. Das V-Element hat die konischen Ringteile 1594 und 1595, die einfacherweise auch "Schenkel" genannt werden. Sie sind durch den Elementenbogen 5529 radial innen miteinander verbunden. Dieser Bogen ist nach der Erfindung axial lang ausgedehnt, so daß er praktisch oder angenähert die Form eines Zylinders oder Rohres hat, das in die Wurzeln der Segmente übergeht. Dieser Wurzelbogen hat daher eine Funktion, die der der Distanzrohre in der Fig. 2 verwandt ist, jedoch sind Schenkel und Wurzelbogen oder Wurzelrohr hier miteinander einteilig, um ein V-Element im Sinne der P 35 37 497.7 zu bilden. Zwischen den Schenkeln und dem innerem Rohrstück 5529 sind keine scharfen Kanten, sondern Bögen mit Radien um die Ringlinien ausgebildet, die um die Distanz = axiale Länge = L = A = 1602 voneinander entfernt sind. An dem V-Element dieser Figur können die Ringnasen 502 und die Dichtringbetten 503, 504 angeordnet sein, doch sind in diesen Figuren die Ausnehmungen mit den Ringbogenflächen 1590 der Fig. 2 eingezeichnet, damit man die Distanzringe 1568 der Figur zwischen benachbarte V-Elemente einsetzen kann. Die eine erfindungsgemäße Maßnahme ist also der axial lange Wurzelteil 5529 des V-Elements dieser Figuren und die weitere erfindungsgemäße Neuheit besteht darin, daß die Schenkel ungleich dick in radialer Richtung sind. Ihre Mittellinie geht durch den in der Achse 1603 liegenden Mittelpunkt 1597 der radialen Außenflächen des betreffenden Schenkels. Beiderseits der etwa radialen (in Wirklichkeit radial schrägen) Mittellinie des betreffenden Schenkels bilden sich also etwa symmetrisch die Schenkelteilwinkel 1998, 1599 um den Mittelpunkt 1597 aus. Dadurch sind die Schenkel radial schräg angestellte, radial innen dünne, radial außen dicke, Konen. Die Auswirkung davon ist, daß bei der axialen Kompression und Expansion die Spannungen in den einzelnen Punkten des betreffenden Schenkels am gleichmäßigsten sind und folglich die Maximalspannungen im Schenkel gering sind, so daß die Schenkel 1594, 1595 lange Lebensdauer erhalten.

Dieses V-Element hat das Bezugszeichen 1600.

In der Fig. 4 ist das V-Element 1600 in ungespanntem, entspanntem, axial langem Zustand, aber in Figur in gespanntem, axial kurzem Zustand gezeigt. Die der Außenkammer 35 zugekehrten axialen Endflächen (innen in Fig. 5) sind jetzt praktisch zueinander parallel und radial plan. Bei der Kompression des Elements hat sich aber das Wurzelrohrstück 5529 radial nach innen gewölbt zu dem Querschnitt, wie in Fig. 5 gezeigt, mit Innenfaser Radius "Bi", Neutralfaser Radius "Bs" und Außenfaser Radius "Bo" um die Ringlinie "Bc". Diese Durchbiegung erfolgt deshalb, weil das Wurzelteil 5529 erfindungsgemäß dünn und lang ausgebildet ist. Dadurch wird das vorzeitige Brechen des V-Elements in der Nähe der Bögen in den Ecken zwischen den Radien "BR" und "Br" verhindert. Ist der Wurzelteil 5529 zu kurz oder zu dick, dann tritt die Wölbung mit den genannten Radien um die Ringlinie "Bc" nicht ein und die Lebensdauer des V-Elements ist dann wesentlich kürzer, weil das Element dann in der Wurzelnähe oder am radial inneren Teil der Schenkel bei großen Hubzahlen bricht. Die Figuren zeigen das Element vergrößert, aber in heute üblichen Größenverhältnissen der Längen und Dicken zueinander. Diese sind aber unterschiedlich für verschieden lange Hübe, gewünschte Hubzahlen und Kräfte.

Die Schenkel schwenken dann, wenn der Einfluß des Wurzelteils unberücksichtigt bleibt, um die Punkte "C". Das ist wichtig zu wissen, denn wenn man die Lage des Punktes "C", die wie unter den genannten Voraussetzungen wie folgt berechenbar ist,

C = (R - r)/ln(R/r) (6)

nicht kennt, dann kann man nicht ausrechnen, wie sich die radiale Lage der radialen Enden des Elementes verändern. Dann aber könnte man die Führungen nicht richtig bemessen. Entsprechend ist die Neutralfaser, um die die Spannungsmomente gleich werden, wie folgt zu berechnen:

B _c = (B _o - B _i )/ln(B _o /B _i ) (7)

Mit Kenntnis der Lage der Schwenkringlinie "C" kann man anhand der Fig. 29A der Breinlich-Eickmannschen Europa-Offenlegungsschrift mit Hilfe der in dieser Figur gegebenen Almen-und-Laszio- Formeln die inneren Spannungen in den Schenkeln berechnen, wenn die Schenkel (die konischen Ringelemente) radial innen frei sind. Mit Kenntnis der Lage der neutralen Faser "Bs" im Wurzelbogen des V-Elementes kann man die Spannungen in der Innenfaser "Bi" und in der Außenfaser "Bo" und die Spannungen in allen Punkten dazwischen berechnen. Die Spannungsmomente um die neutrale Mittelfaser "Bs" sind dann gleich. Das bedeutet, daß die Druckspannungen an der Innenfaser des Wurzelbogens höher sind, als die Zugspannungen an der Außenfaser, weil die neutrale Faser näher an der Innenfaser als an der Außenfaser liegt.

Die Spannungen und damit die Lebensdauer im V-Element und in dessen Wurzelbogen sind im Detail untersucht worden und beschrieben in den Rotary Engine Kenkyusho Berichten: RER-8609 bis RER-8613.

Daraus ergibt sich unter anderem, daß man die maximale Spannung oder die Tragkraft des Wurzelbogens, wenn dieser eine ebene Platte wäre, nach einer von Eickmann entwickelten einfachen Formel berechnen kann, die lautet

Dabei ist aber die Krümmung, die das Rohrstück 5529, die ja keine ebene Platte ist, noch nicht berücksichtigt.

Die Spannungen in den Teilen des V-Elements leisten einen Widerstand gegen die axiale Durchbiegung der Schenkel 1594, 1595, die die Tragkraft der Schenkel erhöhen. Diese Erhöhung der Tragkraft über die des Schenkels selbst hinaus entsteht einmal durch die Durchbiegung des Wurzelbogens 5529 und zum anderen durch die radiale Durchmesser-Veränderung des genannten Wurzelbogens neben anderen Einflüssen, wie den Bögen zwischen den Schenkeln und dem Wurzelbogen. Hier werden die zur Zeit benutzten vorläufigen und noch nicht endgültigen Berechnungsweisen für diese Tragkrafterhöhungen gegeben:
Tragkraft des Wurzelbogens = "Pw" und Tragkraft infolge radialer Durchmesser-Änderung des Wurzelbogens = "Pr" mit:

und:

In den Formeln bedeuten "sigma" die jeweilige Spannung, "P" die betreffende Tragkraft des Elements und "E" den Elastizitätsmodul. Die übrigen Werte ergeben sich aus den Figuren. Zum Beispiel ist "t" oder "w" jeweils die Wanddicke und "f" die Durchbiegung des radial äußeren Endes des betreffenden konischen Ringelementen-Teiles.

Die Formel (11) gibt keine wirklichen, endgültigen Werte, sondern Maximalwerte, wenn alle die Belastungen und Spannungen günstig beeinflussenden Auswirkungen unberücksichtigt sind. Daher gibt die Formel (11) mehrfach höhere Werte, als sie in der Praxis entstehen. Die Formel ist aber trotzdem zur gegenwärtigen Zeit wichtig, weil man sich dadurch einigermaßen vergewissern kann, daß die Kräfte nicht zu hoch werden und das betreffende Element nicht bricht.

Würde man nur nach den voraufgegangenen Patentanmeldungen des Erfinders handeln, ohne die jetzigen Erkenntnisse der gegenwärtigen Erfindung zu berücksichtigen, dann würde, zum Beispiel bei gleich dicken Schenkeln und Wurzellbögen mit Wurzelbögen ohne den Abstand 1602 oder sinngemäße Anordnungen, die Spannung im Wurzelbogen ggf. zehnmal zu hoch werden. Die Schenkel würden dann nicht mehr wie eine Tellerfeder spannen und entspannen, sondern in radialer Richtung einen Bogen bei der Spannung und Entspannung bilden. Verdünnungen der Wandstärken auf die Hälfte würden zwar eine Reduzierung der Spannungen auf ein Achtel bringen, doch würden so hohe örtliche Spannungen bleiben, daß das betreffende Element nach einigen zehntausend Hüben kreisrund brechen und in Teile zerfallen würde.

Diese die Lebensdauer untragabar begrenzenden Erscheinungen werden durch die gegenwärtige Erfindung überwunden.

Mit den durch die Erfindung für das V-Element erhaltenen Kenntnissen ist es jetzt auch möglich, ein einteiliges "S-Element" ohne Dichtungen zwischen mehreren Teilen zu verwirklichen.

Die Fig. 6 ist ein Längsschnitt durch ein S-Element der Erfindung. Es hat den Einspannflansch 1612 mit den Dichtringbetten 1613 und 1614 zum Einlegen der plastischen Dichtringe. Der Flansch wird zwischen den die Ventile zur Kammer 37 enthaltenden Kopfdeckel und das Gehäuse 91 eingespannt, wobei das Gehäuse die Mittel zur axial gerichteten Kompression des S-Elements, zum Beispiel die Kammer 35 mit ihrem Fluiddruck, enthält. Im übrigen besteht das "S-Element" aus einer Mehrzahl konischer Ringteile 1594 mit sich in radialer Richtung erweiternden Schenkeln, wie in den Fig. 4 und 5, die in radialer Richtung etwas schräg angestellt sind, um bei der axial gerichteten Kompression dann mit einer ihrer Seiten etwa radial zu stehen. Zwischen den Schenkeln 1594 sind radial innen die Distanzrohrstücke 5529 ausgebildet und radial außen zwischen anderen benachbarten Schenkeln die Distanzrohrstücke 1611 ausgebildet. Alle diese Teile sind aber zu einem einzigem Teil zusammengefaßt, aus einem einzigem Teil, zum Beispiel aus nicht rostendem Edelstahl, Metall, Teflon oder dergleichen hergestellt. Von Wichtigkeit für die Lebensdauer des S-Elements ist nach der Erfindung die Ausbildung langer dünner Distanzstücke 5529 und 1611, sowie der trapezförmige Querschnitt der Schenkel, also deren radial innen dünnere und radial außen dickere Ausbildung der Wandstärken, sinngemäß wie in den V-Elementen der Fig. 4 und 5.

Läßt man diese wichtigen Erfindungsmerkmale unbeachtet, dann hat ein U-Element etwa die 6fache, ein V-Element etwa die 8fache und ein S-Element etwa die 64fache Tragkraft der Tellerfeder gleicher Wanddicke und Radialabmessungen; entsprechend dann aber auch die 6fachen, 8fachen oder 64fachen Spannungen und die entsprechend kürzere Lebensdauer. Da die eben genannten Spannungen mittlere sind, örtliche aber geringer oder höher, bewirken die örtlich höheren Spannungen einen gegebenenfalls schnellen Bruch der betreffenden Elemente, wenn die Regeln der gegenwärtigen Erfindung nicht beachtet werden.

Die Tragkräfte einer Vielzahl von Elementen, aus denen in der Praxis auf die mittleren Spannungen geschlossen und die maximalen Spannungen grob eingeschätzt werden können, werden über dem Hubweg bei den Testen der gebauten Elemente laufend aufgetragen und in entsprechenden RER-Berichten festgehalten. So bildet sich im Laufe der Zeit eine immer genauere Kenntnis der Lebensdauer und des sonstigen Verhaltens der V-, S-, und U-Elemente heraus. Wichtig ist noch, daß das S-Element den Boden 1610 haben muß, um die Kammern 35 und 37 voneinander getrennt zu halten und unterschiedliche Fluide und Drücke in ihnen zuzulassen.

Die Fig. 7 und 8 erklären eine weitere Vervollkommnung des Hochdruck-Elements für Hochdruck in der Innenkammer 37, die zwischen mindestens einem dieser Elemente und einem Nachbarteil gebildet wird. Das Element 1 oder 11 hat die äußeren Ringnasen 12 mit Auflageflächen 13, mit denen die beiden Elemente 1 und 11 in Fig. 8 entgegengesetzt gerichtet zusammengelegt sind. Sie bilden dort unter dem hohem Axialdruck die selbsttätige Abdichtung 23 der beiden Auflagen 13 zwischen den beiden Ringnasen 12. Entsprechend ist die Ringnase 1212 am radial innerem und in axialer Richtung entgegengesetzt liegendem Ende ausgebildet. Sie hat die Auflagefläche 3, mit der je eines der Elemente auf einem Distanzring 2 aufliegt und dort unter dem hohen axialen Druck wieder eine selbsttätige Dichtung bildet. Der sich axial komprimierende Förder-Raum liegt radial innen unter Fläche 4 und bildet einen Teil der Innenkammer 37. Das Element hat noch die Halterungen 33 für das axiale Zusammenklappen der beiden Elemente 1 und 11 in Fig. 8, sowie die Form 5 des Rückens 5 für die besonders hohe Lebensdauer bei besonders hohem Druck. Wichtig ist noch die Innenfläche 60 für die folgende weitere Abdichtung.

An sich sind die Abdichtungen durch die Auflageflächen 13 und 3 selbstdichtend. Sie werden unter hohem Axialdruck zusammengedrückt und werden bei Betrieb immer dichter. Setzt man um die Elemente ein Rohr, wie zum Beispiel das Distanzrohr 2 zwischen 2 benachbarte Elemente und läßt die Dichtung 49 fort, dann geht der Druck aus der Innenkammer in die Innenseite der Auflagen 3 und 13. Dabei ist die Dichtung der Auflage 3 meistens so perfekt, das kein Fluid entweicht, das Distanzrohr 2 sich dann aber unter dem Innendruck weit radial nach außen aufbaucht. Da die Innenkammer meistens Wasser von weit über 1000 Bar enthält, soll aber kein Tropfen Wasser nach außen entweichen. Daher sind lediglich sicherheitshalber und für die Zeiten geringen Fluiddrucks, zu denen die Dichtungen 3 und 13 nicht immer so perfekt sind, der Zentrierungsring 20 und der Dichtring 26 in den Dichtringbetten 1361 angeordnet. Entsprechend sind weitere Dichtringe in den Dichtringbetten 1363 angeordnet. Diese Dichtringe sichern die Abdichtung der Kammer 37 nach außen zusätzlich zu den Abdichtungen durch die Auflageflächen 3 und 13. Sie verhindern aber nicht die radiale Ausbauchung der Distanzrohre 2. Die Distanzrohre 2 müssen radial dünn sein, damit sie den Radial-Ausdehnungen und Zusammeziehungen der Auflageflächen 3 folgen können. Dann aber bauchen sie radial nach außen unter dem hohen Innendruck in der Kammer 37 aus. Um das zu verhindern, ist ein plastischer Dichtring in das Dichtringbett 49 des Dichtringträgers 22 mit der Dichtlippe 381 eingesetzt. Die radialen Zwischenräume 377 und 1616 sind angeordnet, damit die Dichtringlippe zu allen Zeiten an die Innenfläche 60 des Elements 1 bzw. 11 angedrückt bleibt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung wandelt also die bisherige Ausbildung nach Breinlich-Eickmannschen Patentanmeldungen um. Während bisher die Dichtung im Dichtringbett 49 die Kammer nach außen abdichten sollte, hat sie jetzt die Aufgabe, Fluiddruck Eintritt in den Spalt 1616 zu verhindern, damit die Distanzringe 2 nicht radial nach außen aufbauchen. dIe Abdichtung nach außen aber ist zusätzlich durch die Auflageflächen 3 und durch die Dichtringe in den Dichtringbetten 1563 gesichert. Die Teile 308 und 1615 sind für den hohen Druck in der Innenkammer 37 unerläßliche Totraumfüller aus nicht komprimierendem Material, wie Metall, Edelstahl oder dergleichen. Die Bohrungen 350 verbinden mehrere Teile der Innenkammer 37 miteinander.

Die betreffende Bogenfläche 1590 formt die betreffende Ringnut 1690 in dem betreffendem Ringelement 1, 11, 724, 725, 1594, 1595 usw.

Die Elemente haben die Achsen 1603. Die im Querschnitt trapezförmigen konischen Elemente oder Schenkel haben die axialen Endflächenteile 1661 und 1662, die sich in dem in der Achse 1603 liegenden Schnittpunkt 1597 treffen würden, wenn man sie radial einwärts verlängern würde. Diese gedachten Verlängerungen sind in Fig. 5 strichliert eingezeichnet und mit den Bezugszeichen (1661) und (1662) in Klammern dargestellt.

Da die Erfindung in den Patentansprüchen noch näher beschrieben ist, sollen die Patentansprüche auch einen Teil der Beschreibung der Erfindung bilden.

Claims (10)

1. Aggregat mit einer ihr Volumen periodisch mit Fluid füllenden und entleerenden Kammer, die zwischen einem konischem Ringelement und einem benachbartem Teil unter Wirkung von Fluiddruck in der Nachbarschaft des Elements und unter inneren Spannungen im Element eine selbststätige Abdichtung der Kammer bildet, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erhöhung der Lebensdauer und der Abdichtung des genannten Elements (1, 11, 724, 725, 1572, 1573, 1600, 1611 usw.) angeordnet sind.

2. Aggregat nach Anspruch 1 und dadurch gekennzeichnet, daß ein konisches Ringelement (1594, 1595, 1, 11, 724, 725) eine mit einer Bogenfläche (1990) mit Radius (1561) um eine Ringlinie (1593) geformte Ringnut (1690) zur Aufnahme des Endes eines entsprechenden Auflageteiles, z. B. (1570, 1568) bildet.

3. Aggregat nach Ansruch 2 und dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei benachbarten Teilen oder konischen Ringelementen mit einer Ringnut (1690) ein im wesentlichen zylindrischer Ring (1568, 1570) mit Abstand (1563, 1564) zwischen den Ringlinien (1565), die die Wurzeln der Radien (1562) bilden, die an den axialen Enden des genannten Ringes (1568, 1570) die axial nach außen gewölbte und in die Bogenfläche (1590) der Ringnut (1690) passende Auflagefläche (1591) an dem betreffenden axialen Ende des genannten Ringes (1568, 1570) formen, angeordnet ist.

4. Aggregat nach Anspruch 3 und dadurch gekennzeichnet, daß radial innen und/oder außen ein Dichtringbett (1014, 1015) durch die radiale Innenfläche oder Außenfläche des Ringes (1568, 1570) und benachbarte radial etwa plane Flächen angeordnet ist, bzw. Dichtringbetten angeordnet sind, in die plastische Dichtringe einlegbar sind.

5. Aggregat nach Anspruch 1 und dadurch gekennzeichnet, daß ein konisches Ringelement oder ein Schenkel eines V- oder S-Elements (nach den Figuren) im Querschnitt derart trapezförmig ausgebildet ist, daß die axialen Endflächen (1661, 1662) mit ihrer radial nach innen gesehenen Verlängerung auf einen Mittelpunkt (1597) in der Achse (1603) des betreffenden Elementes treffen und zwischen sich und ihrer Mittellinie die Winkel (1598) und (1599) bilden, wobei das Element oder der Schenkel radial innen dünner, radial außen aber dicker ist und etwas konisch mit den radialen Außenteilen axial über die radial inneren Teile vorstehend ausgebildet ist.

6. Aggregat nach Anspruch 5 und dadurch gekennzeichnet, daß ein V-Element zwischen zweien der Schenkel des Anspruchs 5 eine Wurzel hat, die im wesentlichen als dünwandiger Zylinderteil (5529) ausgebildet ist und der an seinen axialen Enden einteilig mit den Schenkeln in die Schenkel (1594, 1595) übergeht und/oder die genannte Wurzel einen zylindrischen Teil (5529) von der Länge (1602) bildet.

7. Aggregat nach Anspruch 5 und dadurch gekennzeichnet, daß ein S-Element einteilig aus mehreren Schenkeln des Patentanspruchs 5 gebildet ist, wobei zwischen den radial inneren oder äußeren Enden der Schenkel (1594) im wesentlichen dünnwandige und zylindrische Teile (5529) oder (1611) einteilig mit den Schenkeln, diese paarweise miteinander verbindend, angeordnet sind.

8. Aggregat nach Anspruch 1 und dadurch gekennzeichnet, daß an einem konischem Ringelement beiderends Ringnasen (12) und (1212), eine radial außen, eine radial innen, ausgebildet sind, diese zusammen mit Wänden des Elements Dichtbetten (1361, 1363) zur Aufnahme von Zentrier- und/oder Dichtringen formen und/oder gemeinsam mit dem Dichtringbett (1363) eine Dichtlippe (381) ggf. mit Dichtringbett (49) und eingelegtem Dichtring eine zusätzliche Dichtung an der Innenfläche (60) des Elementes (1) oder (11) bildet.

9. Aggregat nach Anspruch 1 und dadurch gekennzeichnet, daß zwei dauerfeste Tellerfedern (1570, 1571) an ihren Innenteilen Rücken an Rücken zusammengelegt sind und auf die den genannten Rücken abgekehrten Endflächen aus nicht rostendem Material hergestellte Elemente (1572, 1573) aufgelegt sind.

10. Aggregat nach Anspruch 9 und dadurch gekennzeichnet, daß konische Ringelemente an ihren radial inneren Enden mit Ringbögen (1575) mit Radien (3072) um die Auflageringlinie (8072) versehen und zwischen den radial ebenen Flächen (4072) der radial vorstehenden Flansche (5072) einer Halterung (1576, 1577-1579) eingespannt sind.