DE426657C

DE426657C - Metalldichtung fuer Motor- oder Pumpenkolben

Info

Publication number: DE426657C
Application number: DET28176D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1926-03-16

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Metalldichtung für die Kolben von Motoren oder Pumpen, die nach Art einer gepreßten plastischen Dichtung (Leder) wirkt und infolgedessen mit den Vorzügen einer solchen Dichtung (Dichtigkeit, Ausschluß des Unrundwerdens) die Eigenart verbindet, hohen Temperaturen und großen Geschwindigkeiten widerstehen zu können.

Die Dichtung nach der Erfindung gehört zu derjenigen Art von Dichtungen, die aus biegsamen Metallschalen in Form von ganz oder teilweise kegelstumpfförmigen Ringen bestehen, weiche ineinandergreifen und in einer Umfangsausnehmung des Kolbens gehalten werden. Sie ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen dauernd fest miteinander verbunden sind, derart, daß sie eine zusammengesetzte ringförmige Dichtung bilden, die als zusammengehöriger Block in den Kolbenkörper eingesetzt oder aus ihm entfernt werden kann.

Die Erfindung ist auf der Zeichnung veranschaulicht.

Abb. ι zeigt eine fertige, auf einen Kolben aufgebrachte Dichtung in einem senkrechten Querschnitt, wobei der Kolben ein solcher mit abnehmbarem Kopf ist;

Abb. 2 ist eine Draufsicht auf die Dichtung. Abb. 3 veranschaulicht in größerem Maßstab und in einem Schnitt nach der Linie A-A der Abb. 2 einen Teil der Dichtung auf dem Kolben;

Abb. 4 ist ein Schnitt nach der Linie B-B der Abb. 2;

Abb. 5 veranschaulicht im Schnitt eine abgeänderte Ausführungsform der Dichtung mit. einer oberen Schale, die lediglich die Rolle einer Feder spielt, wobei die Befestigung der Schalen in einer von derjenigen nach Abb. 1 abweichenden Art ausgeführt ist. Abb. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Dichtung;

Abb. 7 veranschaulicht einen Kolben mit angesetztem Boden, der so angeordnet ist, daß er die Dichtung nach der Erfindung aufnehmen kann;

Abb. 8 bis 15 veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Befestigung der Dichtungsschalen unter sich.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 1 bis 4 besteht die Dichtung aus fünf Metallschalen i, 2, 3, 4, 5, die vollkommen ineinander eingepaßt sind. Anstatt fünf Schalen können auch mehr oder weniger verwendet werden. Die Schalen sind mit Schlitzen f_v fz> fs> ft· fs versehen (Abb. 2 bis 4), die schachbrettförmig oder versetzt zueinander liegen, derart, daß jedes Durchlecken verhindert ist. Die sämtlichen Schalen sind in einem Ring 6 angeordnet, dessen dünner Teil 6^a über einen Ring/ aus Hartmetall gefügt ist, derart, daß das Ganze, nämlich Schalen und Ring, einen einzigen Block bildet. Dieser Block wird in eine Nut S^a des KoI-bens 8 eingesetzt, die zwischen dem Kolben selbst und einem Gewindering 9 gebildet wird, der auf den Kolben aufgeschraubt oder in anderer Weise an ihm befestigt ist. Die Löcher α^α dienen zum Festziehen. Aus der y₀ Art des Zusammenbaues ersieht man, daß der die Dichtung bildende Block in der Nut 8^a des Kolbens beweglich ist.

Die Wirkungsweise ist folgende: Die Dichtung wird in solcher Weise angeordnet, daß sich die Ränder der Schalen 1, 2, 3, 4

und 5 leicht gegen den Zylinder io stützen. • Die Zungen, die von den zwischen den Schlitzen liegenden Wänden der Schalen gebildet werden, sind etwas elastisch und legen sich so vollkommen gegen die Innenwand des Zylinders io. Wenn der Druck in der Kammer io° dieses Zylinders steigt, wirkt das Druckmedium auf die Innenwand p^x der oberen Schale und drückt diese mehr und mehr gegen den Zylinder. Da dieser Druck zu derselben Zeit auf den oberen Teil des Dichtungsblockes wirkt, so wird dieser dicht gegen die untere Fläche 8^& der Nut 8^a gedrückt. Diese Fläche 8* und die entsprechende Fläche 6^b des Blockes 6 sind sorgfältig geschliffen, so daß jeder Verlust durch Entweichen unmöglich ist. Dieser Verlust oder dieses Durchlecken ist auch durch die Schlitze und zwischen den Schalen hindurch

so nicht mehr möglich, da die Schalen alle inemandergepreßt und die Schlitze versetzt sind.

Das Spiel, das dem Dichtungsblock in der Nut 8^a des Kolbens 8 gelassen ist, ermöglicht

as die Ausdehnung des Kolbens, der so andererseits mit seiner Wand selbst und nicht durch Vermittlung der Dichtung sicher auf dem Zylinder ruht.

Zur Vermeidung der Reibung zwischen den Zungen der Schalen, die nach Art von Blattfedern leicht aufeinander gleiten müssen, bei geringen, zur genauen Anpassung an die Form des Zylinders notwendigen Deformationen ist es zweckmäßig, zwischen sie ein Graphitschmiermittel einzuschalten.

Die Dichtung nach der Erfindung eignet sich besonders für einen Zylinder mit abnehmbarem Kopf ii, wie ein solcher in Abb. ι dargestellt ist. Hier ist es leicht, die Dich-.

ttmg abzunehmen, um sie auszubessern oder zu ersetzen, ohne den Zylinder entfernen zu müssen. Es genügt, den Kopf 11 und dann den Ring 9 zu entfernen, worauf man die Dichtung leicht herausnehmen kann. Wenn die Dichtung durch den Gebrauch ihre Elastizität verloren hat, so ist es nur nötig, sie wieder etwas auszuweiten.

Bei der Ausführung der Dichtung nach Abb. 3 ist angenommen, daß die Schalen 1, 2,

go 3, 4 und 5 aus Metall hergestellt sind, das in sich genügend elastisch ist. Bei dem gegenwärtigen Stande der metallurgischen Technik ist es schwierig, diese Eigenschaft mit der unbedingt nötigen Eigenschaft eines großen Widerstandes gegen Abnutzung und eines geringen Reibungskoeffizienten zu verbinden. In dieser letzteren Hinsicht ist es : vorteilhaft, z. B. eine Legierung aus Alumi- j nium und Silicium zu verwenden, ^eren '■ Eigenschaften hinsichtlich der Reibung mit : denjenigen der Legierungen vergleichbar ' sind, die Antifriktionslegierungen genannt werden.

Die Elastizität dieser so aus Metall gebildeten Schalen, die eine große Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung und einen geringen Reibungskoeffizienten haben, kann jedoch als ungenügend angesehen werden, und in diesem Fall hat man ein Interesse daran, die obere Schale, so wie es in der unten beschriebencn Abb. 5 dargestellt ist, aus einem anderen Metall herzustellen, das lediglich als Feder wirkt, wozu man zweckmäßig Stahl verwendet, der in der Hitze seine Härte behält. Man sieht bei 1, 2, 3, 4 und 5 die Schalen aus Metall von geringem Reibungskoeffizienten, oberhalb welcher sich die Schale 15 aus elastischem Metall befindet, die wie die übrigen Schalen bei f_ls geschlitzt ist. Da diese Schale 15 nicht durch sich selbst zur Dichtung dient, hat man sie kurzer als die anderen gemacht, derart, daß sie nicht auf den Wänden des Zylinders.reibt.

In Abb. 5 ist eine abgeänderte Ausführuugsfortn der Befestigung der Schalen; an dem Ring 6 dargestellt. Die Fassung ist hier ersetzt durch eine Schraubverbindung mittels des Ringes 16, der mit Ausschnitten i6^a für einen entsprechenden Schlüssel versehen ist. Diese Anordnung ermöglicht es, nur die Schale 15 abzunehmen, wenn man ihr allein eine Spannung zu geben wünscht, anstatt den ganzen Block gleichzeitig zu spannen. Wenn man die ausgedehnte Feder 15 an ihren Platz zurückbringt, wirkt sie selbst auf Spannung oder Ausdehnung des ganzen Dichtungsblockes. Diese Art der Festlegung mittels Schraubringes kann auch bei der Anordnung nach Abb. 1 bis 4 verwendet werden, wo die Schalenfeder 15 fehlt und alle Schalen 1 bis. 5 unter sich gleich sind; der Ring 7 kommt dann in Fortfall.

Eine andere Ausführungsform der Dichtung ist in Abb. 6 veranschaulicht, wo alle Schalen I, 2, 3, 4, 5 unter sich gleiche Teile bilden, wenigstens soweit es sich um das reine Profil handelt; denn die Schlitze können in diesem Fall wie in den anderen in verschiedener Anzahl vorhanden sein. Z. B. kann die Schale 4 eine geringere Anzahl, z. B. die Hälfte, Schlitze haben, um zu vermeiden, daß sich ihr oberer Rand in die Ein- und Austrittsöffnungen des Zylinders einhängen kann, wie es bei einem Zweitaktmotor der Fall ist. In den Abb. 1 bis 4 ist zwischen dem oberen Teil 6" des Dichtungsblockes und dem Ring 9 ein Spiel belassen. Dies wird besonders bei einem Zweitaktmotor mit hoher Kompression, z. B. einem Dieselmotor o. dgl., verwendet, bei dem der Druck, der zwecks Anpressens der Dichtung gegen ihren Sitz 8⁶ auf diese wirkt, immer eine Kraft gibt, die

größer als die Trägheit ist, die den Dichtungsblock von seinem Sitz zu lösen strebt. In dem Fall, wo die Kompression des Motors nicht genügt, kann dieses Spiel auf einen außerordentlich geringen Wert, zwei oder drei Hundertstel Millimeter, verringert werden, wie es in üblicher Weise für die Einstellung der bekannten Dichtungsringe vorgesehen wird, so daß gerade die seitliche Ver-Schiebung ohne Möglichkeit des Schiagens in achsialer Richtung stattfinden kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird im übrigen dieses Spiel 8^a nur zur Vermeidung einer genauen Bearbeitung angewendet.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 1 bis 4 wird die Dichtung durch einen an dem Boden des Kolbens 8 angeschlossenen Ring 9 festgehalten. Dies könnte auch durch den Boden des Kolbens selbst geschehen, in dem Fall, wo dieser Boden schon aus anderen Erwägungen notwendigerweise angesetzt ist. Abb. 7 veranschaulicht eine solche Anordnung, bei der der Boden 18 auf den Kolben

17 aufgeschraubt ist und eine Nut 19, entsprechend der Nut 8 (Abb. 3), zur Einlagerung der nicht dargestellten Dichtung belassen ist. Da bei den Zweitaktmotoren mit hoher Kompression der Gasdruck auf den Boden diesen immer gegen den Kolben drückt, so braucht · das Aufschrauben nicht sehr fest zu geschehen und kann durch einen in Löcher 20 eingreifenden Schlüssel bewirkt werden. Der zweite Boden 21 kann z. B. durch eine Feder 22 an seinem Platz gehalten werden, die von einer Reihe dünner Scheiben gebildet ist, die gerade die nötige Kraft geben, um den Boden 21 festzuhalten, ohne indessen eine große Kraft beim Festziehen fies Schraubbodens zu erfordern. Diese Feder bildet gleichzeitig eine Muttersicherung und verhindert das selbsttätige Lösen des Bodens 18 unter der Wirkung von Erschütterungen. Das Gewinde sowie die sorgfältig geschliffene Verbindungsstelle 23 müssen mit Graphit versehen sein, um das Auseinandernehmen zu erleichtern. Zu diesem Zweck verwendet man außerdem nichtoxydierbare Metalle, wie z. B. Chromnickel für den Boden

18 und Aluminium für den Kolben 17.

Die Abb. 8 bis 14 veranschaulichen Ausführungsformen der Befestigung der geschlitzten Dichtungsschalen unter sich. Abb. 8 zeigt eine Gesamtheit, bei der die Schalen völlig kegelig sind, was das genaue Einpassen erleichtert, da hierfür lediglich die Genauigkeit des Winkels der Kegel in Frage kommt. ' Diese Schalen werden mittels des Schraubringes 24 an dem Ring 6 befestigt.

Bei der Ausführung nach Abb. 9 sind die Schalen unter sich mittels der Niete 25 verbunden. Bei der Ausführung nach Abb. 10 sind sie mit ihrer Innenfläche 26 verlötet oder verschweißt, wobei der Ring 6 nicht die dünne Verlängerung 6" (Abb. 3) der übrigen Ausführungen aufweist.

Bei der Ausführung nach Abb. 11 sind die Schalen mittels der Niete 27 in schräger Richtung vernietet.

Bei der Ausführung nach Abb. 12 sind die Schalen durch geschlitzte zylindrische kegelige Teile ersetzt. Diese können entweder einfach auf der Presse oder an ihrem Innenrande verlötet oder auch, wie in Abb. 13 gezeigt, durch Niete 28 zwischen zwei Ringen und 30 gehalten werden.

In Abb. 14 ist eine Verbindung dargestellt, die ein besseres Ineinandergreifen ergibt.

Abb. 15 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Anordnung nach Abb. 5 mit derjenigen nach Abb. 8 vereinigt ist.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, die lediglich Ausführungsbeispiele sind, und es ist auch klar, daß alle dargestellten Anordnungen mehr oder weniger unter sich vereinigt werden können.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Metalldichtung für Motor- und Pumpenkolben, die aus biegsamen Metall- go schalen in Form von ganz oder teilweise kegelstumpfförmigen Ringen besteht, welche ineinander eingreifen und in einer Umfangsausnehmung des Kolbens gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen dauernd fest miteinander verbunden sind, derart, daß sie eine zusammengesetzte ringförmige Dichtung bilden, die als zusammengehöriger Block in den Kolbenkörper eingesetzt oder aus ihm entfernt werden kann.

2. Metalldichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen ständig gegen einen starren Ring (6) gepreßt gehalten werden.

3. Metalldichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen auf dem Ring durch Umbördeln des überhöhten Innenrandes (6^a) desselben gehalten und festgepreßt sind (Abb. 3, 4, 6, 14).

4. Metalldichtung nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen auf ihrem ganzen Umfang teilweise geschlitzt sind, derart, daß kleine elastische Zungen gebildet werden.

Hierzu 1 .blatt Zeicunungen.