EP0729554A1

EP0729554A1 - Hubkolbenmaschine

Info

Publication number: EP0729554A1
Application number: EP94913589A
Authority: EP
Inventors: Hans Helpap
Original assignee: KKM KREIS KOLBEN MOTOREN GmbH; KKM KREIS-KOLBEN-MOTOREN GmbH
Current assignee: KKM KREIS-KOLBEN-MOTOREN GmbH
Priority date: 1993-11-19
Filing date: 1994-04-13
Publication date: 1996-09-04
Also published as: WO1995014184A1

Abstract

Eine Hubkolbenmaschine weist mindestens einen von einer Zylinderwand begrenzten Arbeitsraum und mindestens einen innerhalb der Zylinderwand oszillierend angeordneten Kolben auf. Dieser weist mindestens eine an seinem Umfang umlaufende Nut auf, in welcher eine den Kolben gegen die Zylinderwand abdichtende Dichtung aufgenommen ist. Diese umfasst mindestens zwei mehrere Dichtsegmente (3) und ebensoviele Schlosssegmente (4) aufweisende Segmentringe (1) und mindestens ein Federelement (2). Dabei verjüngen sich die Dichtsegmente (3) und die Schlosssegmente (4) keilförmig entgegengesetzt radial nach innen bzw. nach aussen und sind innerhalb jedes Segmentringes einander abwechselnd vorgesehen. Die Dichtsegmente der mindestens zwei Segmentringe (1) überlappen einander wechselweise und sind mittels des mindestens eine Federelements (2) radial nach aussen in Anlage an die Zylinderwand vorgespannt. Es ist eine zwischen den mindestens zwei Segmentringen wirkende Verdrehsicherung (9) vorgesehen.

Description

Hubkolbenmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbesondere einen Hubkolbenmotor oder -Verdichter, mit mindestens einem von einer Zylinderwand begrenzten Arbeits¬ raum und mindestens einem innerhalb der Zylinderwand oszil¬ lierend angeordneten Kolben, wobei der Kolben mindestens eine an seinem Umfang umlaufende Nut aufweist, in welcher eine den Kolben gegen die Zylinderwand abdichtende Dichtung aufgenommen ist.

Derartige Kolbenmaschinen sind allgemein bekannt. Zur Abdichtung des Kolbens gegen die Zylinderwand dient eine Mehrzahl von Kolbenringen, die als geschlitzte federnde Ringe vorrangig aus Metall (Spezialgußeisen, Bronze oder Stahl) ausgebildet sind. Die Kolbenringe sind dabei im oberen Teil des Kolbens angeordnet.

Ein bei bekannten Hubkolbenmotoren, deren Kolben mit den vorstehend beschriebenen Kolbenringen bestückt sind, auf¬ tretendes Problem ist das sog. "Ringflattern", das insbe¬ sondere bei hochtourig laufenden Hochleistungsmotoren, z. B. Rennmotoren, auftritt und auf Resonanzeffekte zurück¬ zuführen ist. Durch periodisch auftretende Gas- und Massen¬ kräfte wird, wenn die Erregerfrequenz und die Eigenschwin¬ gungsfrequenz des Kolbenringes zusammenfallen, der Kolben¬ ring zu Schwingungen angeregt. Beim hierdurch verursachten "Ringflattern" steigt der Gasdurchtritt vom Arbeitsraum zum Kurbelgehäuse stark an. Neben der normalen Leckage, die aufgrund der geschlitzten Kolbenringausführung unvermeid¬ lich ist, ergeben sich zusätzliche Arbeitsdruckverluste, die sich mitunter merklich leistungsmindernd auswirken. Darüber hinaus ist das "Ringflattern" eine der Ursachen, die zu Ringbrüchen führen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubkolbenmaschine zu schaffen, welche die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht aufweist. Es soll somit eine Hubkolbenmaschine geschaffen werden, bei der die in die umlaufende Nut des Kolbens eingelegte Dichtung bei sämtli¬ chen Drehzahlen den Kolben zuverlässig gegen die Zylinder¬ wand abdichtet, wobei zugleich die Gefahr einer Beschädi¬ gung der Dichtung reduziert und deren Lebensdauer erhöht werden soll.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Dichtung mindestens zwei mehrere Dichtseg¬ mente und Schloßsegmente aufweisende Segmentringe und min¬ destens ein Federelement umfaßt, wobei die Dichtsegmente und die Schloßsegmente sich entgegengesetzt radial nach innen bzw. nach außen keilförmig verjüngen und innerhalb jedes Segmentringes einander abwechselnd vorgesehen sind und wobei ferner die Dichtsegmente der mindestens zwei Seg¬ mentringe einander wechselweise überlappen und mittels des mindestens einen Federelements radial nach außen in Anlage an die Zylinderwand vorgespannt sind, und daß eine zwischen den mindestens zwei Segmentringen wirkende Verdrehsicherung vorgesehen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine ist somit die Dichtung zur Abdichtung des Kolbens gegen die Zylinderwand aus mindestens zwei axial aneinander anliegenden Segment¬ ringen aufgebaut. Jeder dieser Segmentringe besteht aus einer Mehrzahl von Dichtsegmenten, die sich bevorzugt radial nach innen keilförmig verjüngen, und ebensovielen Schloßsegmenten, die sich bevorzugt radial nach außen keil¬ förmig verjüngen. Innerhalb jedes Segmentringes wechseln sich Dichtsegmente und Schloßsegmente ab und liegen anein¬ ander an. Die Dichtsegmente erstrecken sich dabei über einen größeren Bogenbereich als die Schloßsegmente, so daß jeweils ein Dichtsegment eines Segmentringes endseitig zwei Dichtsegmente des benachbarten Segmentringes überlappt, um eine durchgehende Dichtgrenze zu bilden. Durch die Verdreh¬ sicherung .ie zwischen den mindestens zwei Segmentringen wirkt, ii_ sichergestellt, daß stets ein Dichtsegment eines Segmentringes endseitig zwei Dichtsegmente des anderen Seg¬ mentringes überlappt, selbst wenn das aus den mindestens zwei Segmentringen bestehende Paket sich insgesamt in der Nut des Kolbens verdrehen kann. Durch das Federelement werden die Dichtseσmente r-adial nach außen in Anlage an die Zylinderwand vorgespannt; hierzu kann das Federelement entweder unmittelbar auf die Dichtsegmente wirken, oder aber es wirkt auf die Schloßsegmente, welche ihrerseits die Dichtsegmente in Anlage an die Zylinderwand vorspannen. Durch die Aufteilung jedes Segmentringes in eine Mehrzahl von Dichtsegmenten und Schloßsegmenten ist die Masse jedes einzelnen schwingungsfähigen Gebildes so weit reduziert, daß die Eigenschwingungsfreguenz bis auf einen Wert ansteigt, der weit oberhalb der durch Gas- und/oder Massen¬ kräfte verursachten Schwingungen selbst von hochtourigen Hochleistungs-Hubkolbenmaschinen liegt. Die nach der Erfin¬ dung vorgesehene Dichtung kann somit selbst bei Hochlei¬ stungsmotoren nicht in Resonanz geraten. Auf diese Weise wird ein "Ringflattern" zuverlässig vermieden und die Dich¬ tung liegr stets dichtend an der Zylinderwand an. Und auch ein durch Eigenschwingungen der Dichtung verursachter Bruch ist nicht zu befürchten. Hierzu trägt auch bei, daß die aus Schloßsegmenten und Dichtsegmenten aufgebauten Segmentringe in sich geschlossen sind. Und zwar gilt dies auch bei fort¬ geschrittenem Verschleiß der Dichtung an der Dichtgrenze zur Zylinder and. Denn durch die Keilform der Schloßseg¬ mente und der Dichtsegmente ist selbst bei fortgeschrit¬ tenem Verschleiß an den Dichtsegmenten sichergestellt, daß der Segmentring in sich geschlossen ist. Bei fortschreiten¬ der Abnutzung der Dichtsegmente er^'--i diese unter der Ein- wirkung des Federelements radial nach außen vorgespannt und die ebenfalls keilförmigen Schloßsegmente werden entspre¬ chend nachgeführt, bis der Segmentring unter Anlage der Dichtsegmente und der benachbarten Schloßsegmente aneinan¬ der in sich geschlossen ist.

Aus der WO90/01676 sind Dichtleisten für eine Kreiskolben- Brennkraftmaschine bekannt, mit welcher die Umlaufkolben gegenüber dem Gehäuse und den beiden Kolbenträgern abge¬ dichtet werden. Für jede - geradlinige - Dichtgrenze ist dabei eine eigene Dich leiste vorgesehen, die sich aus mehreren keilförmigen Segmenten zusammensetzt. Die aus dieser Druckschrift bekannten Dichtleisten lassen sich bei Hubkolbenmaschinen mit gekrümmter, in sich geschlossener Dichtgrenze jedoch nicht anwenden. Insbesondere enthält diese Druckschrift keinerlei Anregungen zur Lösung des ein¬ gangs beschriebenen Problems ( "Ringflattern" ) herkömmlicher Hubkolbenmaschinen.

Die vorliegende Erfindung ist, wie sich aus den nachstehen¬ den Ausführungen ergibt, bevorzugt überall dort einsetzbar, wo eine sehr gute Schmiermittelversorgung der Berührungs¬ flächen der Dichtung an der Zylinderfläche erforderlich ist. Desweiteren besitzt die bei erfindungsgemäßen Maschi¬ nen vorgesehene Dichtung ein gutes Verschleißverhalten und somit eine hohe Lebensdauer. Als besonderer Vorteil ist desweiteren zu nennen, daß bei erfindungsgemäßen Maschinen ein asymmetrischer Kolbenschliff nicht erforderlich ist. Die Dichtwirkung der im Rahmen der Erfindung eingesetzten Dichtung ist so gut, daß diese sich besonders zur Lei¬ stungssteigerung herkömmlicher Maschinen - auch bei deren Überholung - eignet. Auch bedarf es, während herkömmliche Maschinen üblicherweise mehrere Kolbenringe aufweisen, bei erfindungsgemäßen Maschinen lediglich einer Dichtung, um eine gleichwertige Dichtwirkung zu erzielen. - o-

Die Dichtsegmente eines jeden im Rahmen der Erfindung vor¬ gesehenen Segmentringes stoßen bevorzugt nicht aneinander an. Auch liegen die Schloßsegmente bevorzugt nicht an der Zylinderwand an. In m die Dichtsegmente eines Segmentrin¬ ges an der Zylinderwand nicht aneinander anstoßen und auch die zwischen je zwei Dichtsegmenten eingesetzten Schloßseg¬ mente nicht an der Zylinderwand anliegen, wird zwischen jeweils zwei Dichtsegmenten und dem zwischen ihnen angeord¬ neten Schloßsegment eines Segmentringes sowie der Zylinder¬ wand ein Kanal gebildet, durch den hindurch Schmiermittel unmittelbar an die an der Zylinderwand anliegende Fläche des dahinter angeordneten Dichtsegments des zweiten Seg¬ mentrings gelangen kann. Zudem ermöglicht eine derartige Gestalτung der Dichtung besonders einfach einen wirksamen Verschleißausgleich.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vor¬ gesehen, daß in den an der Zylinderwand anliegenden Flächen der Dichtsegmente mindestens eines Segmentringes in Umfangsrichtung verlaufende Schmiermittelnuten vorgesehen sind, in welche Schmiermittelkanäle münden, die den Schloß¬ segmenten des anderen Segmentringes gegenüberstehen. Somit kann Schmiermittel durch Kanäle, die zwischen der Zylinder¬ wand sowie je zwei Dichtsegmenten und dem jeweils zwischen diesen angeordneten Schloßsegment eines Segmentringes gebildet sind, zu den Schmiermittelkanälen des anderen Seg¬ mentringes gelangen und über die Schmiermittelnuten über die an der Zylinderwand anliegenden Flächen der Dichtseg¬ mente des zweiten Segmentringes verteilt werden. Auf diese Weise läßt sich nicht nur die Reibung der Dichtsegmente an der Zylinderwand und somit der Abrieb beträchtlich reduzie¬ ren und die Lebensdauer der Dichtung erhöhen. Die Schmier¬ mittelnuten können zudem zur Steuerung der Kraft, mit wel¬ cher die Dichtsegmente an der Zylinderwand anliegen, einge- setzt werden, wenn sie druckbeaufschlagt sind. Denn die Anpreßkraft der Dichtsegmente gegen die Zylinderwand, die durch den auf die gegenüberliegende Fläche ( "Rückseite" ) der Dichtsegmente wirkenden Druck erzeugt wird, verringert sich um den Anteil der Fläche der Schmiermittelnuten an der gesamten an der Zylinderwand anliegenden Fläche der Dicht¬ segmente. Wenn die Erfindung bei mit höchsτen Drücken arbeitenden Maschinen eingesetzt werden soll, läßt sich durch geeignete Dimensionierung der Schmiermittelnuten die Anpreßkraft der Dichtsegmente gegen die Zylinderwand in der Weise einstellen, daß sie einen bestimmten Wert nicht über¬ schreitet.

Bei den weitaus meisten Anwendungsfällen der Erfindung ist die Keilrichtung der Schloßsegmente radial nach außen auf die Zylinderwand und diejenige der Dichtsegmente radial nach innen gerichtet. Eine derartige Ausrichtung der Dicht¬ segmente und der Schloßsegmente ist jedoch keineswegs zwin¬ gend. So kann sich im Einzelfall eine umgekehrte Keilrich¬ tung als sinnvoll erweisen, insbesondere wenn durch geeignete Wahl der Keilwinkel und entsprechende Gestaltung und Dimensionierung der dem Druck ausgesetzten Flächen der Dichtsegmente und der Schloßsegmente eine Verminderung der Anpreßkraft, mit welcher die Dichtsegmente im Betrieb gegen die Zylinderwand gepreßt werden, erzielt werden soll.

Wenn verhindert werden soll, daß sich die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Dichtung in der sie aufnehmenden Nut verdreht, kann die zwischen den mindestens zwei Segmentrin¬ gen wirkende Verdrehsicherung bei einer bevorzugten Weiter¬ bildung der Erfindung zusätzlich die Lage der Dichtung in der diese aufnehmenden Nut festlegen. Als derartige Ver¬ drehsicherung kann dabei insbesondere ein Justierelement vorgesehen sein, das in einem Überlappungsbereich zwischen den Dichtsegmenten der mindestens zwei Segmentringe angeordnet ist. Als derartiges Justierelement kommt insbe¬ sondere ein Justierstift in Betracht, der in eine Bohrung in jeweils einem Dichtsegment der mindestens zwei Segment¬ ringe eingesetzt ist. Aber auch ein mehreren Segmentringen gemeinsames Federelement kann bei geeigneter Ausbildung als Sicherung gegen Verdrehen der Segmentringe gegeneinan¬ der dienen.

Das mindestens eine Federelement, mit welchem die Dichtseg¬ mente in radialer Richtung in Anlage an die Zylinderwand vorgespannt sind, kann unmittelbar auf die Dichtsegmente wirken. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wirkt es jedoch auf die Schloßsegmente, welche aufgrund ihrer Keilform die Dichtsegmente gleichmäßig in Umfangs- richtung spreizen und radial in Anlage an die Zylinderwand vorspannen.

Zweckmäßigerweise ist mindestens ein axial wirkendes Feder¬ element vorgesehen, das die mindestens zwei Segmentringe zur Anlage aneinander vorspannt. Hierdurch wird verhindert, daß sich zwischen den beiden Segmentringen ein axialer Spalt ausbilden kann, der die Wirkung der Dichtung be n- trächtigen könnte. Ein derartiges axial wirkendes Federele¬ ment kann zudem Fertigungstoleranzen der die Dichtung auf¬ nehmenden Nut ausgleichen. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn als axial wirkendes Federelement mindestens eine Tellerfeder vorgesehen ist, welche sich an einem axial verstellbaren Gegenhalter abstützt. Durch die axiale Ver¬ stellbarkeit des Gegenhalters läßt sich die Kraft, mit wel¬ cher die beiden Segmentringe gegeneinander vorgespannt sind, auf einen Optimalwert einstellen. Der Optimalwert ist dabei dann gegeben, wenn auf der einen Seite eine ausrei¬ chende Dichtwirkung sichergestellt ist, auf der anderen Seite jedoch eine Relativbewegung der Dichtsegmente und der Schloßsegmente der Segmentringe zueinander zum Ausgleich von Ungleichförmigkeiten der Zylinderwand sowie von Ver¬ schleiß der Dichtsegmente noch möglich ist. Denn ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt gerade in der auch bei Verschleiß der Dichtsegmente anhaltend guten Dichtwir¬ kung infolge einer optimalen Nachstellung der dem Ver¬ schleiß ausgesetzten Elemente.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der erfin- dungsgemäßen Radialdichtung ist die Kraft, mit welcher die Dichtsegmente durch das Federelement gegen die Zylinderwand vorgespannt werden, einstellbar. Dabei kann insbesondere ein Druckring, der aus ebensovielen Drucksegmenten besteht, wie Schloßsegmente vorgesehen sind, sowie ein ebensoviele, auf die Drucksegmente wirkende Keilflächen aufweisender, axial verschiebbarer Keilring vorgesehen sein. Die Druck¬ segmente wirken dabei in radialer Richtung auf die Schloß¬ segmente. Durch axiales Verschieben des Keilringes werden die Drucksegmente infolge der Neigung der Keilflächen mehr oder weniger stark in radialer Richtung gegen die Schloß¬ segmente gepreßt. Der Keilring kann dabei zugleich als Ver¬ drehsicherung für die beiden Segmentringe wirken; denn ein Verdrehen der Drucksegmente bezüglich des Keilringes ist nicht möglich, weil jedem Drucksegment eine eigene ebene Keilfläche zugeordnet ist. Die durch die beschriebene vor¬ teilhafte Weiterbildung der Erfindung mögliche Einstellbar¬ keit der Vorspannkraft der Dichtsegmente gegen die Zylin¬ derwand ist insbesondere in solchen Anwendungsfällen vor¬ teilhaft, bei denen die Dichtsegmente nicht hydrostatisch (durch den Arbeitsdruck) gegen die Zylinderwand gepreßt werden.

Bei der vorstehend beschriebenen vorteilhaften Weiterbil¬ dung der erfindungsgemäßen Radialdichtung kann eine axial auf den Keilring wirkende Tellerfeder die Funktion des Fe¬ derelements, welches die Dichtelemente in radialer Richtung gegen die Zylinderwand vorspannt, übernehmen. Denn infolge der Kraftrichtungsumlenkung an den Keilflächen des Keilrin¬ ges wird die auf den Keilring in axialer Richtung wirkende Kraft der Tellerfeder in eine auf die Schloßsegmente wir¬ kende Radialkraft umgesetzt. Zweckmäßigerweise stützt sich dabei die Tellerfeder an einem axial verstellbaren Vor¬ spannring ab. Durch Verstellen des Vorspannringes in axi¬ aler Richtung läßt sich die Anpreßkraft der Dichtsegmente an der Zylinderwand einstellen und auch bei beträchtlichem Verschleiß der Dichtsegmente konstant halten.

Bei bestimmten Anwendungen der Erfindung, insbesondere bei mit höchsten Drücken betriebenen Maschinen, kann es zweck¬ mäßig sein, eine in der die Dichtung aufnehmenden Nut mün¬ dende Druckentlastungsbohrung vorzusehen. Durch Anlegen eines geeigneten, insbesondere eines reduzierten Druckes an die Druckentlastungsbohrung kann man auf die Anpreßkraft der Dichtsegmente an die Zylinderwand Einfluß nehmen. Ins¬ besondere kann dabei die Druckentlastungsbohrung über eine Druckreduziereinrichtung mit dem abzudichtenden Druckraum in Verbindung stehen. Zweckmäßigerweise umfaßt dabei die entsprechende Dichtungsanordnung zwei in derselben Nut angeordnete Radialdichtungen, von denen eine als Außendich¬ tung und die andere als Innendichtung ausgebildet ist. Hierdurch läßt sich ein allein mit der Druckentlastungsboh¬ rung in Verbindung stehender Ringraum bilden, der gezielt mit einem bestimmten Druck beaufschlagt werden kann, um die Anpreßkraft der Dichtsegmente an der Dichtfläche einstellen zu können.

Insbesondere bei statisch beaufschlagten Dichtungen kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vor¬ gesehen sein, daß die Dichtsegmente und die Schloßsegmente zumindest des dem Druckraum abgewandten Segmentringes an ihrer an der Nutwand anliegenden Stirnfläche mit mindestens einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut versehen sind. Besonders bevorzugt sind zwei dicht nebeneinander angeord¬ nete Nuten vorgesehen, die eine gemeinsame Dichtschneide bilden. Hierdurch läßt sich die Gefahr einer Leckage noch weiter reduzieren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in perspektivischer Explosionsdarstellung eine

Dichtung zur Abdichtung des Kolbens einer erfin¬ dungsgemäßen Hubkolbenmaschine gegen die Zylinder¬ wand,

Fig. 2 die Dichtung gemäß Fig. 1 eingebaut als Kolbendich¬ tung einer Kolbenmaschine,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch den Kolben gemäß Fig. 2,

Fig. 4 die Ausbildung von Schmiermittelnuten in den an der Zylinderwand anliegenden Flächen der Dichtsegmente in abgewickelter Darstellung; und

Fig. 5 erläutert eine bevorzugte Weiterbildung der Dicht- und Schloßsegmente.

Die in Fig. 1 dargestellte Dichtung umfaßt zwei Segment¬ ringe 1 und einen, auf beide Segmentringe wirkenden Feder¬ ring 2. Jeder Segmentring besteht aus acht Dichtsegmenten 3 und acht Schloßsegmenten 4. In jedem Segmentring 1 wechseln Dichtsegmente 3 und Schloßsegmente 4 einander ab. Sie besitzen dieselbe Dicke in axialer Richtung. Die Schloßseg¬ mente 4 sind dabei nach außen gekeilt, die Dichtsegmente dagegen nach innen. Die beiden Segmentringe sind überein¬ stimmend aufgebaut; sie sind jedoch um eine halbe Teilung gegeneinander verdreht. Dichtsegmente 3 und Schloßsegmente 4 sind dabei so dimensioniert, daß sich die Dichtsegmente 3 der beiden Segmentringe 1 überlappen. Jedes Dichtsegment eines Segmentringes liegt somit an zwei Dichtsegmenten des anderen Segmentringes an. Hierdurch ergibt sich, wie dies in Fig. 2 deutlich sichtbar ist, eine zusammenhängende Dichtgrenze.

Die in Fig. 1 dargestellte Stellung der Dichtsegmente 3 und der Schloßsegmente 4 der Segmentringe 1 bezüglich einander entspricht dem Einbauzustand. Die Figuren 2 und 3 zeigen, daß bei in die Nut 12 des Kolbens 6 eingelegter Dichtung die Schloßsegmente 4 somit nicht an der Zylinderwand 7 anliegen; vielmehr hält die Spitze jedes keilförmigen Schloßsegmentes 4 von der Zylinderwand einen Abstand ein, so daß zwischen der Zylinderwand und jeweils zwei benach¬ barten Dichtsegmenten 3 und dem dazwischenliegenden Schloß¬ segment 4 ein Kanal 5 gebildet wird.

Die Schloßsegmente 4 stehen radial einwärts über die Dicht¬ segmente 3 vor. Der Federring 2 liegt somit ausschließlich an den Schloßsegmenten 4 an und drückt diese radial nach außen. Hierdurch werden die Dichtsegmente 3 in Umfangsrich- tung gespreizt und radial nach außen gegen die Zylinderwand vorgespannt. Die Hauptanpreßkraft stellt bei Anwendung der in Fig. 1 dargestellten Dichtung als Kolbendichtung eines Hubkolbenmotors (Fig. 2 und 3) jedoch nicht der Federring 2 bereit, sondern vielmehr das hinter (unter) den Federring tretende verdichtete Gas, wie dies auch bei herkömmlichen Kolbenringen der Fall ist. Fig. 3 zeigt, daß das vor dem Kolben 6 verdichtete Gas einerseit~ die beiden Segmentringe axial zusammendrückt und hierdurch Ar eine geschlossene Ausbildung der Dichtgrenze sorgt und zum anderen hinter den Federring 2 tritt und dadurch die Anlagekraft der Dichtseg¬ mente 3 an der Zylinderwand 7 verstärkt. In einem Dichtseg¬ ment jedes der beiden Segmentringe 1 ist eine Bohrung 8 (Fig. 1) vorgesehen, und zwar in dem Bereich, wo sich die beiden Dichtsegmente überlappen. Ein diese beiden Bohrungen durchdringender Justierstift 9 dient als Verdrehsicherung, die sicherstellt, daß die vorgegebene Überlappung der Dichtsegmente bezüglich einander erhalten bleibt.

Fig. 4 zeigt die Abwicklung eines Kolbens 6 mit einer Umfangsnut, in welche eine zwei Segmentringe 1 umfassende Dichtung eingelegt ist. Die beiden Segmentringe 1 sind dabei mittels einer Tellerfeder 31 in axialer Richtung gegeneinander vorgespannt, so daß die Segmente der Segment¬ ringe in ihren Überlappungsbereichen überall fest aufeinan¬ der aufliegen.

In den an der Zylinderwand anliegenden Flächen der Dicht¬ segmente 3 sind in Umfangsrichtung verlaufende Schmiermit¬ telnuten 10 vorgesehen. In jede Schmiermittelnut 10 mündet dabei ein Schmiermittelkanal 11. Dabei stehen die Schmier¬ mittelkanäle 11 der Dichtsegmente 3 des unteren Segment¬ rings den Kanälen 5 des oberen Segmentrings gegenüber, die in der oben geschilderten Weise jeweils von zwei Dichtseg¬ menten 3, dem dazwischenliegenden Schloßsegment 4 sowie der Zylinderwand begrenzt werden. Hierdurch ist eine optimale Versorgung der an der Zylinderwand anliegenden Flächen der Dichtsegmente mit Schmiermittel sichergestellt. Zudem wirken die Schmiermittelnuten infolge des hier ebenso wie auf der Rückseite der Dichtsegmente herrschenden Druckes entlastend, d.h. sie vermindern die Anpreßkraft der Dicht¬ segmente an die Zylinderwand.

Bei der in Fig. 5 im Axialschnitt dargestellten Dichtung sind zur Verstärkung der Dichtwirkung sowohl an den Dicht¬ segmenten 3 als auch an den Schloßsegmenten 4 auf jeweils einer Stirnseite zwei in Umfangsrichtung verlaufende Nuten

39 vorgesehen. Die beiden Nuten sind dabei so dicht neben¬ einander angeordnet, daß sie eine gemeinsame Dichtschneide

40 bilden. Die Nuten sind dabei jeweils auf der dem Arbeitsraum abgewandten Seite der Dichtsegmente und Schloß¬ segmente angeordnet. D.h., die Nuten 39 in dem rechten, dem Arbeitsraum abgewandten Segmentring sind in derjenigen Stirnfläche vorgesehen, die an der Seitenwand der Umfangε- nut des Kolbens anliegt, und die Nuten in dem dem Arbeits¬ raum zugewandten Segmentring sind in denjenigen Stirnflä¬ chen der Dichtsegmente und Schloßsegmente vorgesehen, die am rechten Segmentring anliegen.

Im übrigen ergibt sich der Aufbau der Dichtung gemäß Fig. 5 aus den vorstehenden Ausführungen; auf einer weirergehende Erläurerung kann daher verzichtet werden.

Claims

Ansprüche

1. Hubkolbenmaschine, insbesondere Hubkolbenmotor oder -Verdichter, mit mindestens einem von einer Zylinderwand ( 7 ) begrenzten Arbeitsraum und mindestens einem innerhalb der Zylinderwand oszillierend angeordneten Kolben ( 6 ) , wobei der Kolben mindestens eine an seinem Umfang umlau¬ fende Nut (12) aufweist, in welcher eine den Kolben gegen die Zylinderwand abdichtende Dich¬ tung aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung mindestens zwei mehrere Dicht¬ segmente (3 ) und ebensoviele Schloßsegmente (4 ) aufweisende Segmentringe ( 1 ) und mindestens ein Federelement (2) umfaßt, wobei die Dichtseg¬ mente (3) und die Schloßsegmente (4) sich ent¬ gegengesetzt radial nach innen bzw. nach außen keilförmig verjüngen und innerhalb jedes Seg¬ mentringes einander abwechselnd vorgesehen sind und wobei ferner die Dichtsegmente der minde¬ stens zwei Segmentringe (1) einander wechsel¬ weise überlappen und mittels des mindestens einen Federelements ( 2 ) radial nach außen in Anlage an die Zylinderwand (7) vorgespannt sind, und daß eine zwischen den mindestens zwei Segmentringen wirkende Verdrehsicherung (9 ) vorgesehen ist.

2. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtsegmente (3) eines Segmentringes ( 1 ) nicht aneinander anstoßen und die Schloß¬ segmente (4) nicht an der Zylinderwand (7) anliegen.

3. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung zusätzlich die Lage der Segmentringe ( 1 ) in der diese aufnehmenden Nut (12) festlegt.

4. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdrehsicherung ein Justierelement vorgesehen ist, das zwei Dichtsegmente (3) in deren Überlappungsbereich miteinander verbindet.

5. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Justierlement als Justierstift ( 9 ) aus¬ gebildet ist, der in eine Bohrung (8) in je¬ weils einem Dichtsegment (3) der mindestens zwei Segmentringe (1) eingesetzt ist.

6. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Federelement (2 ) auf die Schloßsegmente (4 ) eines oder mehrerer Seg¬ mentringe (1) wirkt, welche ihrerseits die Dichtsegmente (3 ) in Anlage an die Zylinderwand (7) vorspannen. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den an der Zylinderwand anliegenden Flä¬ chen der Dichtsegmente (3) mindestens eines Segmentringes (1) in Umfangsrichtung verlau¬ fende Schmiermittelnuten (10) vorgesehen sind, in welche Schmiermittelkanäle (11) münden, die den Schloßsegmenten (4 ) des anderen Segmentrin- ges gegenüberstehen.

Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein axial wirkendes Federelement (31) vor¬ gesehen ist, das die mindestens zwei Segment¬ ringe (1) zur Anlage von deren einander zuge¬ wandten Stirnflächen aneinander vorspannt.

Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schloßsegmente (4) radial nach außen und die Dichtsegmente (3 ) radial nach innen gekeilt sind.