DE549572C

DE549572C - Heat-resistant metal sealing ring designed for piston rods and shafts

Info

Publication number: DE549572C
Application number: DEH118984D
Authority: DE
Original assignee: GUSTAV HUHN
Current assignee: GUSTAV HUHN
Priority date: 1928-11-11
Filing date: 1928-11-11
Publication date: 1932-04-29

Description

Zur Abdichtung von Kolbenstangen und Wellen, die sehr hoher Erhitzung ausgesetzt werden, muß man Dichtungsringe aus entsprechend hitzebeständigem MetaE verwenden. Hierfür hat man bisher vielfach eiserne Ringe benutzt. Diese aber sind, wie sich gezeigt hat, für sehr hohe Temperaturen doch nicht bräuchbar, weil derartige Ringe, z. B. solche aus Gußeisen, dem von dem heißen Druckmittel, wie überhitztem Dampf, ausgeübten Flächendruck dann nicht hinreichend Widerstand zu bieten vermögen, namentlich, wenn es sich um Abdichtung gegen hohe Drucke handelt. Infolgedessen nutzen sich derartige Dichtungsringe sehr schnell ab. Durch Tropfschmierung von außen auf die freie Stange war dabei eine Besserung in der Regel nicht zu erreichen, weil derartige Dichtungsringe, um das Durchtreten des Druckmittels zu verhindern, so fein auf die Stange aufgeschliffen und mit ihren Teilstücken so fein ineinandergeschliffen sein müssen, daß höchstens Spuren von Schmiermitteln zur Wirkung kommen können, die aber nicht genügen, um den Verschleiß der Ringe unter den angegebenen Verhältnissen zu verhindern.For sealing piston rods and shafts that are exposed to very high temperatures you have to use sealing rings made of heat-resistant MetaE. Iron rings have often been used for this. But these are, as has been shown has, for very high temperatures but not usable because such rings, z. B. those made of cast iron, exerted by the hot pressure medium such as superheated steam Surface pressure is then unable to offer sufficient resistance, especially when it is a question of sealing against high Prints deals. As a result, such sealing rings wear out very quickly. By drip lubrication from the outside on the free rod there was an improvement usually not to be achieved, because such sealing rings prevent the passage of the To prevent pressure medium, sanded so finely on the rod and with its parts must be so finely ground into each other that at most traces of lubricants can come into effect, but are not sufficient to prevent the rings from wearing out under the specified conditions to prevent.

Der Gedanke, an Stelle der Ringe aus Gußeisen, Monellmetall oder nichtrostendem Stahl Ringe aus Bronze o. dgl. zu verwenden, ist praktisch für derartige Fälle nicht ausführbar, weil Bronze, Rotguß oder ähnliche Legierungen im Heißdampf mit der Zeit brüchig werden.The thought of replacing rings made of cast iron, Monell metal or stainless steel To use steel rings made of bronze or the like is practically not feasible for such cases, because bronze, gunmetal or similar alloys become brittle over time in superheated steam.

Es hat sich nun gezeigt, daß man Dichtungsringe, die auch bei hoher Erhitzung und unter hohen Drucken dauernd abzudichten vermögen, erhält, wenn man ihre Lauffläche ganz oder teilweise aus Bronze herstellt und diesen Bronzeteil in einen Schalenteil aus härterem Metall, wie Gußeisen, Stahl o. dgl., derart einlagert und fest damit durch Niete o. dgl. verbindet, daß die Ausdehnung des so erhaltenen kombinierten Ringes unter dem Einfluß der Hitze entsprechend dem Ausdehnungskoeffizienten des Schalenteils erfolgt. Der Bronzeteil des kombinierten Ringes, welcher die Lauffläche ganz oder zum großen Teil bildet, wird hier also durch die eiserne Schale geschützt, derart, daß dadurch die Gefahr seiner Zerstörung unter der Wirkung des überhitzten Dampfes wesentlich herabgesetzt wird. Dadurch, daß der Bronzeteil gleichzeitig von dem Eisenteil des Ringes umfaßt und festgehalten wird, wird er außerdem gezwungen, unter der Einwirkung der Hitze den Formveränderungen des Eisenteils zu folgen. Das wird dadurch ermöglicht, daß die Bronze bei den in Betracht kommenden sehr hohen Temperaturen im Gegensatz zum Eisen oder Stahl schon etwas erweicht. So wird erreicht, daß, nachdem einmal der Bronzeteil der Lauffläche auf die Stange aufgeschliffen ist, er dauernd sattIt has now been shown that sealing rings can be used even at high temperatures and able to seal permanently under high pressures, if you get their tread completely or partially made of bronze and this bronze part into a shell part Harder metal, such as cast iron, steel, or the like, so embedded and fixed with it by rivets o. The like. Connects that the expansion of the combined ring thus obtained under the Influence of the heat takes place according to the expansion coefficient of the shell part. The bronze part of the combined ring, which completely or to the large extent the running surface Part forms, is thus protected here by the iron shell, in such a way that thereby the The risk of its destruction under the action of the superheated steam is significantly reduced will. By the fact that the bronze part is simultaneously embraced and held by the iron part of the ring, it is also forced to follow the changes in shape of the iron part under the action of the heat. This is made possible by that the bronze is in contrast at the very high temperatures in question already softened somewhat to iron or steel. So it is achieved that after once the bronze part of the tread on the Rod is sharpened, he is constantly fed up

gegen sie anliegt, da ja die Stahlstange und der Schalenring aus Eisen oder Stahl sich im wesentlichen gleichmäßig ausdehnen. Der so einmal an der Lauffläche des Bronzeteils gebildete Spiegel bleibt infolgedessen dauernd erhalten, während sonst, wenn Ringe verwendet werden, die vollständig aus Bronze o. dgl. bestehen, der Ring nach erfolgter Ausdehnung nicht mehr allseitig an der ίο Stange anliegen wird, so daß sich bei der weiteren Bewegung dieser ein neuer Spiegel bilden muß. Dies aber hat eine entsprechende Abnutzung des Ringes zur Folge, und da sich dieser Vorgang bei der Benutzung dauernd wiederholt, so ist die schnelle Zerstörung solcher Bronzeringe die Folge.against them, since the steel rod and the shell ring made of iron or steel are in the expand substantially evenly. The one thus formed on the running surface of the bronze part As a result, the mirror is permanently retained, while otherwise when rings are used be made entirely of bronze o. The like. The ring after done Expansion will no longer rest on all sides of the ίο rod, so that the further movement this must form a new mirror. But this has a corresponding one Wear of the ring results in, and since this process is constantly repeated with use, so is the rapid destruction such bronze rings are the result.

Wie sich gezeigt hat, sind, die kombinierten Ringe gemäß der Erfindung stark genug, um beispielsweise bei Gegendruckkolbendampfmaschinen mit 40 bis 100 Atm. Druck oder gar bei Gegendruck und Höchsttemperaturen trotz ununterbrochener Arbeit jahrelang standzuhalten, während eiserne Ringe der verschiedensten Konstruktion erfahrungsgemäß nur wenige Tage dichtzuhalten vermögen und Bronzeringe, wie dargetan, ebenfalls dafür nicht gebraucht werden können. Die Art der Einlagerung und Verbindung der Bronzeteile mit den eisernen Schalenringen kann in verschiedener Weise erfolgen, und es können die verschiedensten Konstruktionen von Dichtungsringen mit solchen Laufflächen aus Bronze o. dgl. gemäß der Erfindung versehen werden, sowohl geschlossene Ringe als auch solche, die aus Segmenten in an sich bekannter Weise zusammengesetzt sind.As has been shown, the combined rings according to the invention are strong enough for example in counter-pressure piston steam engines with 40 to 100 atm. pressure or even with back pressure and maximum temperatures despite uninterrupted work for years to withstand, while iron rings of the most varied construction experience has shown can only hold tight for a few days and bronze rings, as shown, cannot be used for this either. The type of storage and connection of the bronze parts with the iron bowl rings can be done in a variety of ways, and there can be a wide variety of constructions of sealing rings with such running surfaces made of bronze o. The like. According to the invention, both closed Rings as well as those composed of segments in a manner known per se are.

Zwar hat man auch schon vorgeschlagen, bei der Herstellung von Kolben einen tassenförmigen Ring aus Bronzelegierung, der sich an die Zylinderwand anlegt, mit einem sich von innen gegen ihn legenden geschlitzten Ring aus Gußeisen, Stahl o. dgl. zu kombinieren. Dabei diente aber dieser geschlitzte eiserne Innenring nur dazu, den vom Kolbenkopf auf den bronzenen Schalenring ausgeübten Druck gleichmäßig auf diesen zu verteilen. In diesem bekannten Falle war der Bronzering nicht in den eisernen Ring eingebettet und auch nicht mit ihm durch Niete o. dgl. fest verbunden, sondern es handelte sich um zwei notwendig völlig voneinander getrennte und getrennt bleibende Ringe. Die Wirkung, auf deren Erreichung es für die vorliegende Erfindung ankommt, konnte dort also nicht erzielt werden und war auch gar nicht beabsichtigt. Auch an die Verwendung des mit dem Bronze- und Eisenring versehenen Kolbens für Maschinen, die sehr hohen Hitzegraden ausgesetzt werden, war gar nicht gedacht.It has already been proposed to use a cup-shaped piston in the manufacture of pistons Bronze alloy ring that rests against the cylinder wall with a slotted ring made of cast iron, steel or the like lying against him from the inside. But this slotted iron inner ring only served the purpose of that of the piston head to evenly distribute the pressure exerted on the bronze cup ring. In this known case, the bronze ring was not embedded in the iron ring and also not firmly connected to it by rivets or the like, but it was a question of two necessarily completely different from one another separate and separate rings. The effect which it is necessary to achieve for the present invention arrives, could not be achieved there and was even not intended. Also of the use of the one provided with the bronze and iron ring Pistons for machines that are exposed to very high levels of heat not thought at all.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform veranschaulicht. Es, zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch den Schalenring aus Gußeisen o. dgl., Fig. 2 einen Querschnitt durch 6s den Einlagering aus Bronze und Fig. 3 den zusammengesetzten Ring in Draufsicht.An embodiment is illustrated in the drawing. It shows: Fig. 1 a Cross section through the cast iron shell ring or the like, FIG. 2 shows a cross section through 6s the insert ring made of bronze and FIG. 3 the assembled ring in plan view.

Der beispielsweise aus Gußeisen bestehende Außen- oder Schalenring 1 besitzt, wie ersichtlich, im wesentlichen L-förmigen Querschnitt, hat also einen Bodenteil 4 und einen Mantelteil 6. In der Außenfläche des letzteren befindet sich die Ringnut 2 zur Einlagerung einer Schlauchfeder o. dgl. Der Einlagering 5 besteht aus Bronze und kann evtl. an seiner Innenfläche mit einer Schmiernut 13 versehen sein, die aber auch wegbleiben kann. Bei Herstellung des kombinierten Ringes gemäß der Erfindung wird der bronzene Einlagering 5 in den Hohlraum 3 des Ringes ι eingesetzt, in den er gerade hineinpaßt. Beide Teile werden dann durch Niete miteinander vereinigt, die durch den Bronzeteil 5 und den Boden 4 des Teiles 1 quer hindurchgehen. Auf Wunsch kann man vor oder nach der Vereinigung den Ring durch Schnitte 7 in Segmenten unterteilen. Wird diese Unterteilung vorgenommen, bevor die Vereinigung der Stücke 5 und 1 erfolgt, so kann man dabei in an sich bekannter Weise gc die Segmente des Teilringes S und diejenigen des Schalenringes 1 derart zueinander versetzen, daß sie sich gegenseitig an den Stoßstellen überlappen,The outer or shell ring 1, which is made of cast iron, for example, has, as can be seen, substantially L-shaped cross-section, thus has a bottom part 4 and a shell part 6. In the outer surface of the latter is the annular groove 2 for storing a hose spring o. The like. The insert ring 5 is made of bronze and can possibly have a lubrication groove 13 on its inner surface be provided, but which can also be omitted. When making the combined ring according to the invention, the bronze insert ring 5 is inserted into the cavity 3 of the ring ι inserted into which it just fits. Both parts are then riveted united with one another, which go through the bronze part 5 and the bottom 4 of the part 1 transversely. If desired, the ring can be divided into segments by cuts 7 before or after the union. Will made this subdivision before the union of pieces 5 and 1 takes place, so you can gc the segments of the partial ring S and those in a manner known per se of the shell ring 1 offset from one another in such a way that they are mutually at the joints overlap,

Bei der gezeigten Ausführungsform des kombinierten Ringes besteht, wie ersichtlich, die Lauffläche nur teilweise aus. Bronze, was aber, wie die Erfahrung gezeigt hatj vollkommen genügt. Die Innenfläche des Bodenteiles 4 des gußeisernen S.chalenringes 1 braucht in diesem Falle überhaupt nicht mit der Stange oder Welle in Berührung zu kommen; es genügt, daß dieser Bodenteil 4 dem Bronzering 5 Auflage und Halt gibt. Daherkann der Innendurchmesser des Bodenteiles 4 auf Wunsch etwas weiter gehalten werden als derjenige des Bronzeteiles 5.In the embodiment of the combined ring shown, there is, as can be seen, the tread is only partially off. Bronze, which, as experience has shown, is perfect enough. The inner surface of the bottom part 4 of the cast iron shell ring 1 in this case need not come into contact with the rod or shaft at all; it is sufficient that this bottom part 4 gives the bronze ring 5 support and support. Therefore can the inner diameter of the bottom part 4 can be kept a little wider if desired than that of the bronze part 5.

Λ^erwendet man an Stelle eines Schalenringes mit L-förrnigem Querschnitt einen solchen mit U-förmigem Querschnitt, so sind die Segmente des bronzenen Einlageringes von innen her in diese gußeisernen Schalenringe mit U-förmigem Querschnitt einzuschieben und können dann mit ihnen gleichfalls durch Niete o. dgl. fest verbunden werden.Λ ^ is used in place of a bowl ring With an L-shaped cross-section and a U-shaped cross-section, these are the segments of the bronze insert ring insert from the inside into these cast iron shell rings with a U-shaped cross-section and can then also be firmly connected to them by rivets or the like.

Claims

Patent claims:

I. Heat-resistant metal sealing ring intended for piston rods and shafts made of hard metal with a running surface that is wholly or partially made of softer metal, thus identifying

draws that the running surface consists wholly or partially of bronze and this bronze part is embedded in a shell part made of harder metal, such as cast iron, steel or the like, and firmly connected to it by rivets or the like, so that the expansion the combined ring under \ occurs the influence of heat corresponding to the expansion coefficient of the shell part.

2. Sealing ring according to claim i, characterized in that the shell part made of iron or the like. Has an L-shaped cross-section in a manner known per se.

For this purpose ι sheet of drawings