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Kolbenabdichtung Die Erfindung betrifft eine Kolbenabdichtung, bei
welcher mehrteilige, aus zwei nebeneinander in einer Nut liegende und durch Spannringe
radial nach außen gepreßte Dichtungsringe jeder Nut außerhalb der Nut mit ihren
Stirnflächen aneinanderstoßen, so daß die Gesamtgleitfläche aller Ringe etwa der
Breite des Kolbenkörpers entspricht. Kolbenabdichtungen dieser Art sind schon in
verschiedenen Ausführungen bekannt, so beispielsweise in einer Ausführung, bei welcher
der Kolbendichtungsring aus mehreren ringförmigen Teilen besteht, die in einer Ringnut
des Kolbens untergebracht und in mehrere Abschnitte unterteilt sind, die durch ein
Spannglied nach außen gegen die Zylinderwand gedrückt werden. Bei dieser bekannten
Ausführung sollen die verschiedenen Ringabschnitte einzeln mit der Zylinderwand
und dein Kolben in Berührung stehen, so daß der Kolben bei geneigter wie auch bei
waagerechter Lage seiner Achse durch die Ringabschnitte gestützt wird und das erwähnte
Spannglied die Berührung der Ringabschnitte mit dem Kolben nicht stört. Durch diese
bekannte Ausführung ist es erreicht, daß der mehrteilige Kolbenring nicht allein
nur als Dichtungsring, sondern auch als Tragring, d. h. als Mittel zum Aufnehmen
des Kolbengewichtes, dienen kann.
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Bei einer anderen ähnlichen Ausführung mit einem Kolbendichtungsring
aus mehreren ringförmigen Teilen, die in einer Ringnut des Kolbens untergebracht
und in mehrere Abschnitte unterteilt sind, findet man eine gewisse Verjüngung der
Kolbenringnut oberhalb ihres Bodens und dementsprechend auch eine Verjüngung der
in der Kolbenringnut sitzenden Kolbenringteile und ihrer einzelnen Abschnitte. Wenngleich
auch hier die Kolbenringteile. und deren Abschnitte in ihrer Gesamtheit einen Ring
ergeben, der als Dichtung und auch als Tragring zu dienen vermag, so ist diese Ausführung
doch weniger vorteilhaft als die ersterwähnte, weil sich die Kolbenringteile und
Abschnitte unter Umständen gleich einem Keil in der Kolbenringnut festsetzen können.
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Ein noch anderer Vorschlag ging dahin, beide Teile der einzelnen Kolbenringabschnitte
in der Kolbenringnut nicht wie bei den beiden vorerwähnten Ausführungen spiegelsymmetrisch
nebeneinander unterzubr ingen, sondern den einen Teil in eine entsprechende Ausdrehung
des anderen Teiles einzufügen, so daß allein nur der letztere dem unmittelbaren
Einfluß eines in den Boden der Kolbenringnut eingelassenen Spannringes ausgesetzt
ist. Bei dieser Ausführung ist damit zu rechnen, daß die Teile der Kolbenringabschnitte
bei ungleicher Abnutzung oder nicht vollkommener gegenseitiger Angleichung keine
genügende Abdichtung ergeben, auch in der Kolbenringnut mehr oder weniger verkanten
und dann eine außergewöhnliche Beanspruchung der Kolbenlaufbahn im Zylinder verursachen.
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Bei allen diesen schon bekannten Ausführungen ist es jedoch als besonders
nachteilig empfunden worden, daß die Kolbenringabschnitte
und deren
Teile sich mitsamt dem Kolben nur unter Aufwand größter Sorgfalt ordnungsgemäß in
den Zylinder hineinbringen lassen. Jedenfalls ist es immer mit größten Schwierigkeiten
verknüpft gewesen, diese vielen Koibenringteile auf dem Kolben nicht nur richtig
zusammenzusetzen, sondern auch richtig in den Zylinder hineinzubringen. Diese Schwierigkeiten
werden noch dadurch vergrößert, daß die Teile der Kolbenringabschnitte in der Umfangsrichtung
des Kolbens regelmäßig zueinander versetzt angeordnet werden müssen. Es kommt noch
hinzu, daß mit der Möglichkeit einer gewissen Lockerung-zwischen den Teilen der
einzelnen Kolbenringabschnitte sich übermäßig starke Abnutzungen sowohl zwischen
diesen Teilen selbst als auch gegenüber der Zylinderwandung ergeben.
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Der Zweck der Erfindung ist, alle diese Nachteile einer Kolbenabdichtung
der eingangs erwähnten Art zu beseitigen, d. h. eine Verbesserung zu schaffen, die
nicht nur eine Vereinfachung der baulichen Gestaltung, sondern auch eine Vergrößerung
der Dichtigkeit und Tragfähigkeit der Kolben bzw. ihrer Ringe bedeutet.
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Das Neue der Erfindung liegt nun im wesentlichen darin, daß sämtliche
Dichtungsringe einen einzigen mehrteiligen Dichtungsring bilden, der mit der Anzahl
der Kolbennuten entsprechenden inneren; die Nuten vollkommen ausfüllenden Rippen
versehen ist, in denen die Spannringe liegen. Für den Fall eines Kolbens mit Ringnuten
ungerader Zahl und an sich bekannter Überblattung der Kolbenringteilstücke wird
der mit. den Stirnflächen parallellaufende Teil der Teilfuge all der einzelnen aufeinanderfolgenden
Stoßstellen des Ringes erfindungsgemäß einmal in der Ebene der einen Seitenflüche
und dann wieder in der Ebene der anderen Seitenfläche der mittleren Kolbenringnut
vorgesehen. Das Kolbenringteilstück an der tiefsten Stelle des Kolbenumfanges wird
bei waagerecht laufendem, Kolben an der tiefsten Stelle des Kolbenumfanges erfindungsgemäß
etwas- größer in der Umfangsrichtung bemessen als all die übrigen Kolbenringteilstücke.
An den Stoßstellen der Kolbenringteilstücke könnten überdies erfindungsgemäß noch
besondere Füllstücke quer zur Stoßfuge eingesetzt werden, und zwar beispielsweise
in der Längsmitte oder an beiden Enden der Stoßfuge.
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Im Vergleich zu den bekannten Ausführungen ist diese neue Ausführung
verhältnismäßig sehr einfach und darüber hinaus, speziell in bezüg auf das Trag-
und Dichthaltungsvermögen, höchst wirksam und von langer Lebensdauer, da die Beweglichkeit
der einzelnen Teile immer nur eine radiale sein kann.
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Die Zeichnungen veranschaulichen einige Ausführungsbeispiele. Es stellen
dar: Fig. i von vorn gesehen einen Lokomotivkolben mit einem erfindungsgemäß verbesserten
mehrteiligen Führungs- und Dichtungsring, Fig.2 in größerem Maßstabe einen Teil
der Außenfläche des Ringes in abgewickeltem Zustande, Fig:3 in noch größerem Maßs.tabe
einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. i: Fig. 4 und 5 veranschaulichen in ähnlicher
Weise wie die Fig.2 und 3 eine etwas andere Ausführungsform der Erfindung. Fig.6,
7 und 8; 9 veranschaulichen weitere Ausführungsbeispiele, und zwar ebenfalls in
einer Weise ähnlich der Darstellung in Fig. 2 und 3.
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In der Ausführung gemäß Fig. i bis 3 hat der Kolben io einen verhältnismäßig
breiten Umfangsteil i i, der mit dem Scheibenkörper i2 und der Nabe 13 ein festes
Ganzes darstellt. Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, enthält der Umfang des Kolbens
iö zwei ringsum laufende, im- Querschnitt rechteckige Nuten 14. Beide Netten sind
wesentlich tiefer als breit bemessen. Um den Kolben io im Maschinenzylinder auf
Mitte zu halten und gleichzeitig einen dichten; dampfundurchlässigen Abschluß zwischen
Kolben und Zylinderwand 15 zu gewährleisten, ist ein mehrteiliger Führungs-und Dichtungsring
geschaffen, der, wie aus Fig. i und 2 ersichtlich, aus- mehreren auswechselbaren
kreisbogenförmigen Teilstültken 1f), 1611 zusammengesetzt ist. Das an der tiefsten
Stelle des Kolbens i o gelegene Teilstück 16x hat eine Bogenlänge, die genau doppelt
so groß ist wie die der übrigen Teilstücke. Der- mehrteilige Führungs- und Dichtungsring
hat eine Gleitflache von einer Breite, die im wesentlichen der Breite des Kolbens
io entspricht. Mit ihrer Außenfläche 18 liegen die Teilstücke an der Zylinderwand
15 voll an. Weiterhin ist dieser Führungs- und Dichtungsring auf seiner Innenseite
mit zwei ringsum laufenden .Rippen i9 versehen, die im Querschnitt rechteckig gestaltet
und so bemessen sind; daß sie in die Umfangsnuten 1.4 des Kolbens io genau hineinpassen,
d. h. diese Nuten so gut wie vollständig ausfüllen. Zwei im Querschnitt runde Spannringe
2o sind in nach innen zu offen stehende Nuten 2i der Rippen i9 eingelegt. Die Nuten
2i sind in den Rippen i9 genau auf Mitte gesetzt. Die Spannringe 20 halten die Kolbenringteilstücke
16 gleichmäßig nach außen und in inniger, dampfundurchlässiger Berührung mit der
Zylinderwand 15; sie tragen auch mit dazu bei, die Teilstücke in . der Umfangsrichtung
genau übereinzuhaltenL Zur besseren Schmierung des Kolbens io sind
Schmiernuten
22 in die Außenflächen i8 des Führungs- und Dichtungsringes eingearbeitet und zu
den Rippen i9 ungefähr auf Mitte gesetzt. An ihren beiden Enden sind die Teilstücke
16, wie bei 23 in Fig. 2 angedeutet, stufenförmig abgesetzt, so daß sie sich an
den Stoßstellen einander überblatten und dampfundurchlässige Stoßfugen ergeben.
Die Längsflächen 24 der Stoßfugen sind hierbei alle in einer und derselben Ebene,
und zwar in der Mittelebene des Ringes, gelegen.
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Da die Teilstücke 16, i6x mit ihren Rippen i9 aus einem Stück geschaffen
und die Rippen in der schon beschriebenen Weise angeordnet und bemessen sind, wird
der durch den Dämpfdruck bedingte seitliche Schub des Kolbenringes auf die Wandungen
der Nuten 14 übertragen und von diesen Wandungen anteilmäßig aufgenommen. Da weiterhin
die tragenden Flächen der Rippen i9 und die Seitenwandungen der Nuten 14. verhältnismäßig
groß bemessen und seitlich ziemlich weit auseinandergesetzt sind, sind die Teilstücke
16, 16x auf eine radiale Beweglichkeit streng angewiesen. Die Abnutzung in den Kolbennuten
14 bleibt demzufolge auf ein Mindestmaß beschränkt. Jede Möglichkeit eines Verkantens,
wodurch die schnelle Abnutzung zwischen dem Ring und der Zylinderwand 15 und somit
die Möglichkeit des Entstehens von Undichtigkeiten des Kolbens io günstigt würde,
ist nunmehr vollkommen ausgeschlossen. Ein weiterer Vorteil dieser neuen Bauart
liegt in der Tatsache, daß die durch die Spannringe 2o bedingte radiale Pressung
der Kolbenringteilstücke jetzt immer durchaus gleichmäßig auf die Zylinderwand 15
verteilt wird.
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In dein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. q. und 5 ist der Kolben joa
mit insgesamt drei rechteckigen Umfangsnuten 1q.a versehen. Der Dichtungsring hat
ebenso viele Rippen 1911, die in die Nuten 1q.a genau hineinpassen. Aneinanderstoßende
Kolberiringteilstücke 16a sind mit ihren Enden in genau derselben Weise wie zuvor
überblattet. Mit Bezug auf Fig. d. ist jedoch zu bemerken, daß in diesem falle die
längs übereinanderliegenden Flächen der einzelnen Stoßstellen 22a abwechselnd entweder
in Übereinstimmung mit der einen oder in Übereinstimmung mit der anderen Seitenfläche
der mittleren Rippe iga hzw. mittleren Umfangsnut vorgesehen sind. Durch diese Ausführung
sind Schlitze bzw. Teilfugen in der den mittleren Spannring 2oa aufnehmenden Nut
iq.a vermieden. Abgesehen hiervon ist die in den Fig. d. und 5 dargestellte Ausführungsform
der erstbeschriebenen Ausführungsform durchaus ähnlich, weshalb dieselben Bezugszeichen
wie in der erstbeschriebenen Ausführungsform verwendet worden sind. Um jedoch einen
gewissen Unterschied zu machen, sind die Bezugszeichen in diesem Falle mit dem Index
a versehen worden.
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In den Fig.6 und 7 ist ein zusammengesetzter Führungs- und Dichtungsring
für einen Kolben lob mit insgesamt drei Umfangsnuten 14.b dargestellt. In diesem
Falle sind an den Enden der Teilstücke l( )b Ausschnitte 25 vorgesehen, die sich
an den Stoßstellen miteinander decken, also freie Räume ergeben, die zum Aufnehmen
sogenannter Füllstücke 26 bestimmt sind. Die Füllstücke 26 sind genau eingepaßt
und überlappen die Stoßfugen 23b zwischen den gegeneinanderliegenden Endflächen
der Kolbenringteilstücke. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, hat jedes Füllstück 26 eine
Rippe 27, mit der es in die mittlere der drei Umfangsnuten 1q. b des Kolbens iob
genau hineinpaßt. Ein jedes Kolbenringteilstück 16b hat dahingegen drei Rippen igb,
mit denen es in die drei Kolbennuten-i4.b"eingreift. Infolge ihrer Unterbringung
in der Mittelebene des Kolbens unterstehen die Füllstücke 26 dem Einfluß des mittleren
Spannungsringes tob, der seinen Einfluß auch gleichzeitig auf alle Kolbenringteilstücke
16b geltend macht, _ so daß sämtliche Teilstücke des Führungs- und Dichtungsringes
nachgiebig gegen die Zylinderwand 15b gedrückt gehalten werden und einen dichten,
dampfundurchlässigen Abschluß zwischen Kolben und Zylinderwand verbürgen.
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Fig.8 und 9 veranschaulichen beispielsweise einen Kolben ioc mit vier
Umfangsnuten i4e. Hier sind die Teilstücke i6c des Führungs- und Dichtungsringes
an ihren Ecken in der bei 28 angedeuteten Weise ausgeschnitten. In diese Lücken
sind die Füllstücke 26c paßgerecht eingefügt, um die Stoßfugen 23c zwischen den
Endflächen der Teilstücke 16c zu überblatten. Die Kolbenringteilstücke 16c haben
in diesem Falle je vier Rippen ige, mit denen sie in alle vier Umfangsnuten i:4a
des Kolbens eingreifen.
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Die Ausführungsformen gemäß den Fig. 6, 7 und 8, 9 sind besonders
vorteilhaft, weil sie eine besonders wirtschaftliche Herstellung des Führungs- und
Dichtungsringes ermöglichen, denn die Kolbenringteilstücke 16b, 16(7 können alle
aus einem vorgeformten ringförmigen Werkstück geschnitten werden, und zwar ohne
jeden Abfall, abgesehen von jenem Abfall, der sich durch die Endausschnitte 25 bzw.
28 zwangsläufig ergeben muß.