Dichtungsring. Die vorliegende Erfindung betrifft einen für Kolben oder Kolbenstangen bestimmten Dichtungsring, der aus zwei geschlitzten Teilringen besteht, die ineinander mit vor stehenden Erhöhungen und entsprechenden Aussparungen eingreifen, so däss einige die ser Erhöhungen an dem innern Umkreis des einen Teilringes angeordnet sind, und zwar auf der einen Seite einer achsialen Diame- tralebene durch den Ring, und andere der artige Erhöhungen an der andern Seite der genannten Ebene sich entfernt von dem innern Umkreis befinden, wobei der Schlitz dieses einen Teilringes an der einen Seite der Diametralebene angebracht ist.
Die Zeichnungen zeigen ausser dem in Fig. 1 dargestellten bekannten Dichtungs ring verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, und zwar: Fig. 2 einen Schnitt einer ersten Ausfüh rungsform; Fig. 3 zeigt den Kopfring des in Fig. 2 dargestellten Ringes schräg von unten mit zusammenhängenden axialen Erhöhungen;
Fig. 4 einen Fussring schräg von oben, zu dem Kopfring in Fig. 3 passend, Fig. 5 einen Kopfring schräg von unten und dem Ring in Fig. 3 ähnlich, aber teils mit fortgenommenem radialen Schenkel, teils mit einem dichtenden Absatz im Rücken;
Fig. 6 zeigt einen Fussring schräg von oben, zu dem Kopfring in Fig. 5 passend und mit Unterbrechungen zwischen den axialen Erhöhungen auf der einen und der andern Seite der Diametralebene; Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch. einen aus den Ringen der Fig. 5 und 6 zusammen gesetzten Dichtungsring; .
Fig. 8 zeigt einen abgeänderten Kopf ring schräg von unten; Fig. 9 zeigt einen zugehörigen Fussring schräg von oben, bei dem die axiale Er höhung auf einer Seite der Diametralebene zwischen äusserem und innerem Umkreis an geordnet ist; Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch einen aus diesen Ringen zusammengesetzten Dich tungsring; schliesslich zeigen die Fig. 11 bis 16 weitere Ausführungsfor men der Erfindung mit konischen Auflage flächen zwischen den Teilringen.
Zusammengesetzte Ringe werden bei Kolben und Kolbenstangen für Dampf- und Verbrennungsmotoren verwendet, um eine bessere Dichtung gegen Gase zu erzielen, als dies mit einfachen, geschlitzten Ringen mög lich ist. An den letzteren Ringen geht ein Teil des Gases durch den Ringschlitz und ist für die Arbeitsleistung in der Maschine verloren. Derartige Verluste können in be kannter Weise verringert werden, :wenn zwei einfache Ringe aufeinander in dieselbe Nut gelegt werden, deren Schlitze zueinander ver schoben sind.
Dass dabei doch noch Verluste auftreten können, wird am besten aus der Fig. 1 der beigefügten Zeichnung verständ lich, welche einen Schnitt durch einen be kannten Duplexring zeigt, der aus zwei zu sammengelegten, geschlitzten Ringen r und s besteht, die U- bezw. T-Querschnitt auf weisen. Ein von oben wirkender Gasdruck geht durch den Schlitz p nach der Rückseite des Ringes und weiter rings um den Kolben in dem Boden der Kolbennut und durch den andern Schlitz t.
Dieser Weg ist aber sehr schmal und verursacht verhältnismässig kleine Verluste. Ein anderer Weg für das Druckgas verläuft durch den Schlitz p und die U-Nut des Ringes<I>r</I> zum Schlitze t hin aus. Dieser Weg durch die U-Nut ist dadurch gegeben, dass die Nut breiter und tiefer ist als der T-Steg des Gegenringes.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 ist dieser Weg verschlossen. Hier ist am Schlitz kein Spiel zwischen den Erhöhungen 2 und 9 bezw. 5 und 8 vorhanden. Die Teilringe wei sen im Schnitt eine L-Form auf, aber eine L-Form, die an den Schnittstellen einer ach- sialen Diametralebene mit dem Ring ihre Lage verändert.
Die Schlitze der beiden Teil ringe sind dabei so angeordnet, dass sie sich auf verschiedenen Seiten dieser Diametral ebene befinden. Bei diesem Beispiel der Er findung, das für Kolbendichtung bestimmt ist, liegen bei den beiden zusammengehörigen Teilringen von L-Querschnitt der axial ge- richtete L-Schenkel an der Innenseite des Teilringes und der Schlitz auf der gleichen Seite der Diametralebene. Die Lage des Schlitzes bezüglich der axial gerichteten L-Schenkel an der Innenseite des Ringes wird jedoch zweckmässigerweise umgekehrt, wenn der Ring für Kolbenstangendichtung bestimmt ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2, 3 und 4 werden die Schlitze wie gewöhnlich in axialer Richtung durch einen entsprechen den Gegenring gedeckt, und die Ringenden können nicht aus der Kolbennut hinaus treten. Ausserdem können aber Gase und 01 nicht in eine U-Nut hineintreten. Da der erwähnte L-Schenkel sich bei 6 von der einen nach der andern Kante des Ringes ver schiebt, ist es erforderlich, dass die Teile 6 am Fussring weggenommen werden. Dies ist bei dem Fussring 7 in Fig. 4 der Fall, wo die axialen L-Schenkel 8 und 9 nicht zu sammenhängen.
Die Ringe nach Fig. 4 und 3 können demnach zusammengelegt werden. Dabei ist zu beachten, dass die Schenkel 8 nicht länger. gemacht werden, als dass ge nügender Spielraum für ihre Enden in der Nut 10 innerhalb des Schenkels 5 erhalten wird. Also soll die Länge der Nut 10 grö sser sein als die gesamte Länge der Schenkel 8 zuzüglich der Weite des Schlitzes 1, wenn der Ring über seinen Kolben herübergeführt wird.
Die Ausbildung des Fussringes gemäss Fig. 6 ist hinsichtlich der Anordnung der axialen Erhöhungen und des Schlitzes die selbe wie bei Fig. 4.
Fig. 5 zeigt einen Absatz 11 an dem Rücken des Ringes 12, der auf die Aussen seite des Ringes in Fig. 6 zu liegen kommt und seinen Schlitz 13 von aussen zu decken hat. Zu diesem Zwecke wird ein Teil des radialen Schenkels 14 des Ringes 7 auf bei den Seiten des Schlitzes 13 weggenommen. Der Ansatz 11 in Fig. 5 kann auch treppen förmig ausgebildet sein. Bei dieser Ausfüh rungsform ist der Kopfring 12 derart aus geführt, dass er von den Erhöhungen 8 und 9 des Fussringes 7 über seine ganze Dicke überdeckt wird.
Bei dem Ring gemäss Fig. 8 bis 10 legt sich der Schenkel 9 des Kopfringes 15 auf den radialen Schenkel 17 des Fussringes 16. Der achsiale Schenkel 18 des Fussringes liegt dabei wieder an der Innenseite des Fuss ringes. Die Aussparung 10 muss länger sein als die gesamte Länge der Schenkel 18 und die Weite des Schlitzes 19, wenn dieser am grössten ist.
Bei dem gegenüberliegenden Schlitz 20 ist die vom Innenrand des Fuss ringes entfernt angeordnete Erhöhung 21 in ihrer Breite etwas eingezogen worden, so dass ein T-Steg gebildet wird, der in eine U-Nut 22 greift, so dass der linke Teil der Fig. 10 dem linken Teil der Fig. 1 ähnlich wird, wobei jedoch der T-Steg 21 nicht bis zu den Erhöhungen. 18 reicht. Die Länge der Erhöhungen 21 und 18 ist so gewählt, dass sie sich auf verschiedenen Seiten einer achsialen Diametralebene durch den Ring be finden.
In die U-Nut 22 eventuell hineinge kommenes 01 bildet also keinen langen Strang und kann die Arbeitsweise des Rin ges nicht beeinträchtigen.
Der Absatz 11, Fig. 5 und 7, kann bei allen Ausführungsformen der hier in Be tracht kommenden Ringe verwendet werden.
Um eine richtige Arbeitsweise zu er zielen, können gegeneinander gekehrte, ge krümmte Flächen der Ringe untereinander exzentrisch sein wie zum Beispiel bei den bekannten Duplexringen nach Fig. 1. In die ser Figur ist der T-Steg des Ringes s konzen trisch. ausgebildet, also ist c =c ; ferner ist a kleiner als b, so dass die U-Nut breiter als der T-Steg ist. Also wird die U-Nut exzen trisch.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 bis 4 ist es zweckmässig, dass die Enden der Schenkel 8 beim Schlitz 1 dicht gegen den Schenkel 5 anliegen, dass dagegen die andern Enden der Schenkel 8 nicht dicht gegen den Schenkel 5 anliegen, denn sonst könnte die Reibung zwischen den Ringen zu gross werden. Dasselbe trifft für die Schenkel 2 und 9 zu. Falls das Anliegen an den Ring enden dicht ist und im übrigen ein Spiel- räum zwischen den axialen Schenkeln vor handen ist, auch wenn er nur einen Bruch teil eines Millimeters beträgt, so sind die Flächen gegeneinander exzentrisch.
Die Teilringe 3 und 7 haben im wesent lichen L-förmigen Querschnitt mit der Trenn linie 23, Fig. 2, zwischen den Ringen, die aus drei Linien zusammengesetzt ist, von denen zwei radial und eine axial sind. Die Teilringe liegen hier mit ebenen Flächen gegeneinander an. Die Nut des Kolbens sei abgenutzt gedacht, so dass das Druck medium, mit welchem der Kolben arbeitet, oberhalb des Ringes nach v (Fig. 1) tritt und hinter den Ring gelangt, so dass der selbe nach aussen gegen die Zylinderwand mit grösserer,Kraft gepresst wird, als es er wünscht ist.
Deshalb soll wenn möglich der Zwischenraum bei v verschwinden. Je nach der Abnutzung von Kolbenring und Kolben nut wird die Öffnung bei v grösser. Auch durch den Schlitz des obern Ringes bei p kommt Druckmedium in den Raum hinter dem Ring hinein. Um die Öffnung bei v zu vermindern, ist bereits vorgeschlagen wor den, die Kolbenringe mit schrägen, das heisst konischen Flächen zu versehen, die mit be sonderen federnden, entsprechende konische Flächen besitzenden Ringen zusammenwir ken, welche durch die Federung gegen den betreffenden Kolbenring gepresst wurden und denselben gegen die obern bezw. untern Flä chen der Kolbennut gedrückt hielten.
Solche konische Flächen können auch bei der vor liegenden Erfindung auf den zusammenge setzten Kolbenring angewendet werden, in dem man die einander anliegenden Flächen der Teilringe selbst konisch macht. Im Quer schnitt zeigen sich in diesem Fall die Auf lageflächen der Teilringe als zu der Ring ase schiefstehende Linien.
Fig. 11 ist zunächst der Fig. 2 mit Be zug auf den Ringquerschnitt ähnlich; die Ringenden werden durch den sägezahnför- migen Einschnitt 24 daran gehindert, über die äussere Kante des Gegenringes herauszu treten. In Fig. 12 haben die Sägezähne um gekehrte Richtung. Die gegeneinanderliegen- den Flächen sind genügend widerstands fähig, um die Ringenden zurückzuhalten. Hier liegen zwei konische Flächen konzen trisch ineinander. Lässt man diese Flächen zusammenfallen, so ergibt sich die Fläche 26 der Fig. 13.
Wie bei allen vorher beschriebenen Rin gen ist auch bei den Ringen gemäss Fig. 11 bis 16 auf einer Seite einer axialen Dia metralebene am Ringinnenrand eine achsiale Erhöhung vorhanden, während auf der an dern Seite der Ebene die Erhöhung vom Innenrand des Ringes entfernt ist. Der Schlitz des betreffenden Ringes ist ebenfalls stets auf einer Seite dieser Ebene angeord net. Am besten wird dort, wo die Diametral ebene den Ring schneidet, ein neutraler Raum 27 angeordnet, wie Fig. 14 beispiels weise in perspektivischer Ansicht zeigt.
Bei den Anordnungen gemäss Fig. 12 und 13, wird jeder Teilring auf der Innenseite an der Stelle, die dem Schlitze 28 diametral gegenüberliegt, schmäler als auf der Innen seite bei diesem Schlitz selbst. Also ist b kleiner als a. Wünscht man den Ring bei b breiter zu haben, so können die in Fig. 11 oder in Fig. 15 oder 16 gezeigten Konstruk tionen verwendet werden. Fig. 15 entspricht Fig. 12, mit dem Unterschied, dass die Breite b ringsherum auf dem Umfang der Ringe gleich stark gemacht wurde. Das trifft auch für Fig. 16 zu, welche der Fig. 1 entspricht, aber eine grössere Breite b aufweist.
Wenn die Kolbennut sich abnutzt, so dass das Druckmittel hierdurch oder durch den Schlitz hinter den Ring treten sollte, so wird der breitere Teil des betreffenden Ringes fester gegen die Zylinderwand ge drückt als der schmälere. Würde also in Fig. 11 der schraffierte Teil fester nach aus wärts gedrückt und infolgedessen mehr auf der Aussenseite abgenützt werden, so würde er weiter hinaustreten und den überliegenden Ring anheben. Dies geschieht bei den beiden gezeigten Schnitten gleichartig, und zwar umso früher, je schmäler die Ringkante bei c ist,
wo also der Druck pro Flächeneinheit grösser wird als auf dem überliegenden Ring bei<I>d.</I> In Fig. 15, wo<I>a</I> gleich<I>b</I> ist, wird der Druck auf die schmälere Kante c grösser pro Flächeneinheit als auf das Stück d, und die Abnutzung also grösser, wodurch die Ringenden nach auswärts verschoben werden und den Ring 29 anheben, um die Kolben nut auszufüllen.
Die anhand der Zeichnung beschriebenen Ringe sollen für Kolben dienen. Sie können aber ebensogut Dichtungsringe in Kolben stangenpackungen sein, indem man sie in Einzelheiten verändert, besonders indem man sie selbstspannend einwärts anstatt auswärts macht; das letztere ist das übliche für Kolbenringe.
Oben ist erwähnt, dass man b grösser als a machen kann. Dies ist zum Beispiel für die Bearbeitung eines Kolbenringes zweck mässig, um erwünschte Form und erwünschte Federung nach auswärts zu erhalten. Falls b viel kleiner ist als a, kann es vorkommen, dass der Ring zu schwach für die Bearbei tung wird. Deshalb ist es besser, b grösser als a zu machen.
Es ist zu bemerken, dass bei den beschrie benen Ringen keine besondern Anschläge er forderlich sind, um zu verhindern, dass die Ringteile sich gegenseitig verdrehen. Die Ringe können auch als Olabstreifringe ver wendet werden, in welchem Falle die ach- sialen Erhöhungen an beiden Ringen durch brochen sein können, zum Beispiel dadurch, dass einzelne Stücke an verschiedenen Stel len um den Ring herum ganz weggenommen werden, dabei radiale Durchgänge für das abgestreifte<B>01</B> freigebend.