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Dichtung für Kolben und Kolbenstangen Die Erfindung bezieht sich auf
eine verbesserte Dichtung für Kolben und Kolbenstangen für hin und her gehende und
drehende Bewegung, bei der unter Zwischenschaltung elastischer abdichtender Mittel
geschlitzte Kolbenringe unter Betriebsdruck an die Gleitfläche gepreßt werden.
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Es ist an sich bekannt, zur Dichtung an Kolben und Kolbenstangen für
hin und, her gehende Bewegung geschlitzte Kolbenringe zu verwenden und diese unter
Zwischenschaltung elastischer abdichtender Mittel von innen her unter Zuhilfenahme
des Betriebsdrucks an die Gleitfläche zu pressen.
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So ist es vorgeschlagen worden, zwei besonders mit ihrem Innenkranz
geformte, geschlitzte Kolbenringe von einem zwischengeschalteten elastischen Mittel
unter Inanspruchnahme des Betriebsdrucks von innen her gegen die Gleitfläche des
Zylinders zu pressen. Hierbei wird eine nach außen gewölbte U-förmige Gummieinlage
'benutzt, die an entsprechend innen konisch abgephasten Kolbenringen sich anlegt.
Die hierdurch unter ,dem Betriebsdruck radial und gleichzeitig axial auseinandergedrückten
Kolbenringe werden in dieser bekannten Konstruktion wiederum durch eine schwere
geschlitzte Kolbendeckplatte axial zusammengehalten.
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Auch eine andere bekannte Konstruktion sucht den von der elastischen
Zwischenlage auf die Kolbenringe ausgeübten Betriebsdruck durch besondere Ausgestaltung
der Druckübertragungsfläche zwischen elastischer Zwischenlage und Kolbenring
zum
Teil in axiale Richtung umzulenken, um hierdurch ein dichtendes Zusammenpressen
der Kolbenringe zu erreichen.
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Abgesehen davon, daß derartige Formausgestaltungen der Kolbenringe
es zwingend. notwendig machen, entweder für das axiale Auseinanderdrücken nach den
Seitenhalterungen hin oder für das axiale Zusammenpressen der Kolbenringe gegeneinander
nur zwei Kolbenringe bei. normaler Nutbreite zu verwenden, vermag eine solche Konstruktion
nicht der erwünschten Abdichtung an der Zylinderwandung bei hohen Drücken gerecht
zu werden.
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Wird von dem von innen her auf die Kolbenringe ausgeübten Betriebsdruck
für die axiale Pressung Kraft abgelenkt, so vermag sich der Betriebsdruck in radialer
Richtung nicht in erwünschbarem Maße voll zur Anpressung der Kolbenringe an der
Zylinderwandung auszuwirken.
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Im übrigen wird auch die Beweglichkeit der so . axial gegen- oder
auseinander beaufschlagten Kolbenringe in radialer Richtung ganz wesentlich verringert.
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Bei hohen Drücken ist außerdem damit zu rechnen, daß vom Verdichtungsraum
aus bis zum abdichtenden Kolbenring zwischen Kolbenumfang und Zylinderwandung der
Betriebsdruck sich wesentlich in einem Druck zwischen Kolbenringgleitfläche und
Zylinderwandung auswirkt.
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Wenn daher solchen elastischen Kolbenringen von innen her nicht radial
ein entsprechender Gegendruck zur Anpressung zur Verfügung steht, wird statt einer
Anpressung ,der Kolbenringe ein Zurückpressen der Kolbenringe und damit ein Undichtwerden
bewirkt. -Die Erfindung beseitigt die Mängel der bekannten Ausgestaltungen dadurch,
daß als solche unter Betriebsdruck an die Gleitfläche gepreßten geschlitzten Kolbenringe
mehrere innen und außen zylindrische Lamellenringe verwendet werden, die eng aneinanderliegend
in der Führungsnut des Dichtungsträgers senkrecht von der zwischengeschalteten elastischen
Druckanlage unter dem Betriebsdruck auf die Gleitfläche aufpreßbar sind.
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Erst hierdurch, daß grundsätzlich davon Abstand genommen wurde, einen
Teil des Betriebsdrucks in axiale Kraftwirkung umzulenken und nur den- Betriebsdruck
vermittels Druckeinlage und Lamellenringpaket senkrecht auf,die Gleitfläche der
Zylinderwandung zur Einwirkung zu bringen, wurde der überraschende Erfolg einer
sehr hohen Dichtungsmöglichkeit erzielt, wobei den hohen Betriebsdrücken in axialer
Richtung durch die Anordnung mehrerer Lamellenringe mit ihren in bekannter Weise
miteinander versetzten Sprengschlitzen ausreichend Rechnung getragen wird. Gerade
solche bekannte mehrere Lamellenringe bieten in der Anordnung senkrechter Anpressung
durch den Betriebsdruck wesentliche Vorteile, denn die Ringnut ist dabei zwangsläufig
wesentlich breiter als normale Kolbenringnuten, und: es wird durch solche Lamellenringpakete
infolgedessen ein bedeutend längeres Stück der. Zylinderwandung abgedichtet. Bei
vorhandenen Unebenheiten in der Zylinder-Wandung wird durch eine Mehrzahl von Lamellenringen
ein wesentlich besserer Dichtungserfolg erzielt als durch die zwei massiven, wenn
auch geschlitzten Ringe der bekannten Ausführungen.
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Besonders vorteilhaft hat es sich weiterhin gezeigt, das Lamellenpaket
in der Führungsnut des Dichtungsträgers zwischen zwei breitere geschlitzte Kolbenringe
einzulagern, ,die dem Paket eine seitliche, aber nachgiebige Führung geben und es
damit von der Starrheit anliegender Nutflächen freihalten.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele für die Anwendung einer
solchen Dichtung für hin und her gehende oder drehende Bewegung im Prinzip dargestellt,
ohne däß die Erfindung über das Prinzipielle hinaus auf die besondere Ausgestaltung
der Einzelkonstruktionselemente dadurch beschränkt wäre.
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Abb. i und :2 zeigen im Längsschnitt erfindungsgemäße Kolben' für
hin und her gehende Bewegung in einem Zylinder; Abb. 3 zeigt im Längsschnitt eine
Stangen- oder Wellendichtung.
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In einer entsprechend gestalteten Nut (s. Abb. i) des Kolbenkörpers
i ist. ein Profilring 2 aus geeignetem Gummi angeordnet, dessen äußere Umfangsfläche
die Auflage für die zwei metallischen Ringe 3 und die schmalen Metallamellen 4 bildet.
Unterhalb des Gummiringes ist etwas freier Hohlraum vorhanden für den Zweck, dem
Volumen des Gummikörpers, der durch die elastische Federung der geschlitzten selbstspannenden
Ringe und Lamellen mehr oder minder . zusammengedrückt wird, eine Ausweichmöglichkeit
zu geben. Dasselbe könnte auch durch. zweckmäßige Profilierung der Unterkante des
Gummiringes erreicht werden. Die Seitenflächen des Gummiringes legen sich dagegen
satt an die Nutenwandung an.
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Die Wirkungsweise der Dichtung ist wie folgt: Vermittels der Bohrungen.
5 und 6 wird der im Hubraum des Zylinders herrschende Gas- oder Flüssigkeitsdruck
auf die untere Fläche desGummiringes übertragen, der sich unter der Einwirkung des
Druckes einerseits fest an die Nutenwandung anlegt und andererseits -die Ringe 3
sowie die Lamellen q. nach außen gegen die Zylinderwandung preßt. Hierbei legt sich
also der vom Druckmittel gedehnte Gummiring 2 fest, also kraftschlüssig von unten
her gegen die Laufringe und Lamellen an, wodurch dann diese Auflageflächen praktisch
für das Druckmittel undurchlässig werden, weil ja der Gummiprofilring 'selber ;keinen
Trennschlitz wie etwa ein metallischer Spreizring besitzt. Auch verhindert der gedehnte
Gummiring ein Eindringen des Druckmittels von unten her in odieTrennschlitze der
gespreizten Bringe und Lamellen, so daß hierbei die seitliche Dichtwirkung der bekannten
lamellierten Kolbenringe mit versetzt angeordneten. und somit sich verdeckenden
Stoßfugen erst voll zur Auswirkung gebracht wird.
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Es liegt bei .dieser Erfindung also eine gegen, die Zylinderlauffläche
nach allen Seiten wirksame volle
metallische Dichtfläche und unterhalb
der Ringe und Lamellen eine Gummi-Metall-Dichtfläche vor. Spaltverluste, wie es
bei den zum Teil mit Labyrinthwirkun@g .dichtenden bekannten Kolbenringen und Lamellen
der Fall ist, treten hier daher nicht auf.
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Was vorstehend über die Kolbendichtung angeführt wurde, bezieht sich
auch im gleichen Maße auf Stangendichtungen.
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Bei der Abdichtung von Kolbenstangen ist die Wirkungsweise analog
(s. Ab'b.3). Hierbei wird die Anordnung in die Stopfbuchse zweckentsprechend eingebaut,
und zwar derart, daß die Ringe 3 -sowie .die Lamellen q. nun die Gleitflächen der
Stange umspannen und der Gummiring 2 jetzt den äußeren Umfang ,der Ringe und Lamellen
umschließt. Der Arbeitsdruck, der hierbei auf die äußere Umfangsfläche des. Gummiringes
geleitet wird, bewirkt dann ein Zusammenpressen der Dich tungselemente in Richtung
senkrecht zur Achse, dichtet zwischen, Gummiring und den Metallringen und preßt
die Ringe und Lamellen fest auf die Stange.
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Gegebenenfalls kann der Eingang der Bohrung 5 (s. hierzu Abb. 2) durch
ein Rückschlagventil 8 in bekannter Weise verschlossen sowie der Gummiring 2 mit
seinen entsprechend !geformten seitlichen unteren Kanten in geeigneter Weise in
den Kolben eingeklemmt werden. Hierdurch wird erreicht, daß der auf die Dichtung
wirkende Arbeitsdruck unabhängig vom Hubwechsel erhalten bleibt. Der durch die Dichtungsräume
verursachte schädliche Raum wird hierbei .dann nahezu Null. Diese Ausführung dürfte
sich für doppelt wirkende Zylinder besonders gut eignen.