CH641881A5

CH641881A5 - Schalteinrichtung an einem zahnraederwechselgetriebe einer werkzeugmaschine.

Info

Publication number: CH641881A5
Application number: CH728579A
Authority: CH
Inventors: Werner Babel
Original assignee: Maho Werkzeugmaschbau Babel
Priority date: 1978-08-11
Filing date: 1979-08-08
Publication date: 1984-03-15
Also published as: FR2432914B1; JPS5524900A; DE2835303A1; DE2835303C2; IT1119145B; FR2432914A1; IT7968653A0; US4339962A; JPS5828061B2

Description

Die Erfindung betrifft einen einteiligen Kolben mit min- 35 Ringnut nur unwesentlich geschwächt ist.

destens einem durch innere Vorspannung und/oder durch Normalerweise werden die Stützringe als spannungsfreie äussere Krafteinwirkung radial nach aussen drückenden ge- Füllringe oder zur Vermeidung eines Verschleisses ihrer Man-fangenen Kolbenring, der zusammen mit einem Stützring in telfläche an der Zylinderlauffläche infolge des Anstehens der eine Ringnut des Kolbens eingelegt ist, wobei der Kolbenring Stützringe an die Zylinderlauffläche aufgrund bestehender auf seiner von dem Stützring abgewandten Seite einen Ring- 40 Gasdruckdifferenzen zwischen Zylinderlauffläche und Nutbund und die Ringnut eine dem Ringbund des Kolbenringes grund als nach innen spannende Federringe ausgebildet. Ins-zugeordnete Ringschulter aufweist. besondere bei hohen Beschleunigungs-Massenkräften einer

Ein derartiger Kolben ist aus der DE-ÖS 21 60 816 be- Kolbenbewegung ist es jedoch vorteilhaft, den Stützring als kannt. Die Anordnung eines nach aussen spannenden und/ nach aussen spannenden und oder gespannten gefangenen oder gespannten, in seiner Ausbildung praktisch L-förmigen 45 Ring in der Weise auszubilden, dass seine von dem Kolben-Kolbenringes verhindert nach einer gewissen Einlaufzeit, ring abgewandte Seite auf der ganzen Breite konisch ausgebil-während der der Kolbenring mit seiner Mantelfläche an der det und die dem Stützring zugeordnete Seitenflanke der Ring-Zylinderlauffläche ansteht und als Berührungsdichtring einer nut komplementär dazu mindestens auf der Breite des Stütznatürlichen Abnutzung unterworfen ist, eine weitere radiale ringes konisch geformt ist. Zum Einsetzen von Kolbenring Ausdehnung des Kolbenringes durch das Anliegen des Ring- 50 und Stützring in die Ringnut muss dabei die Tiefe der Ringbundes des Kolbenringes an der Ringschulter der Ringnut, so nut grösser als die Breite des Kolbenringes und die grösste dass der Kolbenring dann als verschleissfreie Labyrinthdich- Weite der Ringnut grösser als die Dicke des Kolbenringes und tung wirkt. Dem Stützring kommt die Aufgabe zu, den für die grösste Dicke des Stützringes zusammen sein. Erst dann das Einlegen des L-förmigen Kolbenringes in die hinter- nämlich ist es möglich, nach dem Einsetzen des Kolbenringes schnittene Ringnut benötigten Freiraum nach dem Einlegen 55 in die Ringnut diesen in der Ringnut soweit zu verschieben, auszufüllen und den Kolbenring in seiner Position zu halten. dass auch noch der Stützring eingesetzt werden kann. Wie der

Infolge von Einbautoleranzen besteht bei einer solchen Kolbenring so wird bei dieser Anordnung auch der Stützring Anordnung zwischen Kolbenring, Stützring und Ringnut im- durch die konische Ausbildung seiner der Ringnut zugeord-mer ein axiales Spiel. Das Vorhandensein dieses axialen Spiels neten Seite und die komplementär dazu geformte Seiten-führt dazu, dass sich der Kolbenring und der Stützring durch 60 flanke der Ringnut mit Hilfe der radial nach aussen wirken-die bei einer Bewegung des Kolbens auftretenden oszillieren- den Spannkraft nicht nur gegen die durch die konische Aus-den Beschleunigungs-Massenkräfte allmählich in die Ringnut bildung der Seitenflanke entstehende Ringschulter der Ringeinschlagen oder dass zumindest bei der Verwendung nicht- nut gepresst. Vielmehr wird er gleichzeitig auch gegen den metallischer Kolbenringe diese selbst beschädigt werden. Da- Kolbenring gepresst, so dass bei dieser Ausführung der Stütz-durch wird aber das anfanglich vorhandene axiale Spiel wei- 65 ring gegen den Kolbenring und der Kolbenring gegen den ter vergrössert, so dass bei einer dann möglichen Schiefstel- Stützring gedrückt wird. Dabei liegt dadurch, dass die der lung des Kolbenringes die Wirkung der Spaltringdichtung Ringnut zugeordnete Seite des Stützringes auf ihrer ganzen vermindert ist. Das dadurch immer wieder notwendig wer- Breite konisch ausgebildet ist, der Stützring in jeder Stellung

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ganz an der Seitenflanke der Ringnut an, so dass er jederzeit rungsdichtung eine verschleisslose Labyrinthdichtung ergibt, seiner Stützfunktion für den Kolbenring voll gerecht werden Durch die konische Ausbildung der sich im Stadium der Lakann. byrinthdichtung berührenden Flanken von Ringschulter 5

Da bei der Bewegung des Kolbens, wie bereits erwähnt, und Ringbund 10 wird dabei auf einfache Weise ermöglicht, vor und hinter dem Kolbenring und dem Stützring, d.h. am 5 das anfänglich im Einbauzustand des Stützringes 8 und des Nutgrund und an der Zylinderlauffläche, unterschiedlich Kolbenringes 9 immer vorhandene axiale Spiel 14 zwischen hohe Gasdrücke auftreten können, ist es zum Ausgleich des Stützring 8 und Kolbenring 9 sowie das axiale Spiel zwischen Gasdruckes und damit zur Vermeidung einer sich aus unter- dem jeweiligen Ring und den Seitenflanken der Ringnut 3 schiedlich hohen Drücken ergebenden ungleichmässigen Be- auszuschalten.

lastung insbesondere des Kolbenringes, die zum Verkanten io Als Werkstoff für den Stützring 8 und den Kolbenring 9 des Kolbenringes führen könnte, zweckmässig, wenn der Kol- können je nach Dichtungsaufgabe wahlweise metallische und benring und/oder der Stützring in ihren sich berührenden nichtmetallische Werkstoffe oder auch Kombinationen dieser Flanken Druckausgleichsnuten aufweisen. Weder für den Werkstoffe zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann ein Druckausgleich noch für die Stabilität der Ringkombination Kolbenring aus einem auf seiner Mantelfläche mit Tetraflu-spielt es dabei eine Rolle, ob diese Druckausgleichsnuten im 15 oräthylen beschichteten Metallring bestehen, so dass in der Kolbenring oder im Stützring oder in beiden vorgesehen sind. Einlaufphase, während der mit dem Kolbenring eine Berüh-

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden rungsdichtung aufebaut ist, die Reibungskräfte zwischen anhand zweier schematisch dargestellter Ausführungsbei- Kolbenring und Zylinderlauffläche vermindert sind. Darspiele näher erläutert. überhinaus besteht die Möglichkeit, einen Kolbenring so mit Es zeigt: 20 einer Vorspannung herzustellen, dass seine Spannkraft radial Figur 1 im Schnitt einen Ausschnitt eines einteiligen Kol- nach aussen gerichtet ist und ein an der Innenfläche des Kolbens mit einer Ringnut, in die ein gefangener Kolbenring und benringes angeordneter Federring eingespart werden kann, ein nach innen spannender Stützring eingesetzt ist; Die Figur 2 zeigt im Gegensatz zu Figur 1 eine Anord-

Figur 2 im Schnitt einen Ausschnitt eines einteiligen Kol- nung von einem Stützring 8 und einen Kolbenring 9 in einer bens mit einer Ringnut, in die ein gefangener Kolbenring und 25 Nut 3 eines ungeteilten Kolbens 2, bei der der Stützring 8 ein nach aussen spannender gefangener Stützring eingesetzt nicht nach innen spannend sondern radial nach aussen spanist. nend ausgeführt ist. Dabei ist der Stützring 8 auf seiner von In Figur 1 ist mit 1 ein Zylinder und mit 2 ein in dem Zy- dem Kolbenring 9 abgewandten Seite auf der ganzen Breite linder 1 geführter, ungeteilter Kolben bezeichnet. In den Kol- konisch ausgebildet, so dass der Stützring 8 eine Keilform ben 2 ist eine Ringnut 3 eingearbeitet, deren eine Seitenflanke 30 aufweist. Die dem Stützring 8 zugeordnete Seitenflanke der 4 unmittelbar der Zylinderlauffläche 1 a benachbart eine Ringnut 3 ist komplementär zur Keilform des Stützringes 8 Ringschulter 5 aufweist. Die dem Nutgrund 7 zugewandte ebenso konisch ausgebildet, wodurch eine Ringschulter 15 Flanke 6 der Ringschulter 5 ist konisch ausgebildet. In die entsteht. Dies hat den Vorteil, dass am Ende der Einlauf-Ringnut 3 ist zusammen mit einem nach innen spannenden phase, wie in Figur 2 dargestellt ist, Stützring 8 und Kolben-Stützring 8 ein spannungsloser Kolbenring 9 eingesetzt, der 35 ring 9 gleichzeitig gegeneinander gepresst werden und so ein auf seiner von dem Stützring 8 abgewandten Seite einen Ring- anfänglich vorhandenes axiales Spiel ganz sicher ausgeschlos-bund 10 mit einer komplementär zur Flanke 6 der Ringschul- sen wird.

ter 5 geformten Flanke aufweist. Ausserdem ist in der Nut 3 Zur Verringerung der Reibungskräfte ist der aufgrund sei-

zwischen Nutgrund 7 und der Innenfläche des Kolbenringes 9 ner radial nach aussen gerichteten Bewegung an der Zylinderein Federring 11, wie z.B. eine Wellfeder, eingelegt, der den 40 lauffläche la anstehende Stützring 8 auf seiner Mantelfläche Kolbenring 9 radial nach aussen gegen die Zylinderlauffläche mit einer nichtmetallischen Schicht 8a, die z.B. aus Tetraflu-1 a drückt. Dabei kann der Federring 11, wie dargestellt, oräthylen bestehen kann, beschichtet. In gleicher Weise ist durch einen in der Nut 3 am Nutgrund 7 vorhandenen Absatz auch der Kolbenring 9 auf seiner Mantelfläche mit einer 12 geführt sein. Zum Druckausgleich der bei der Bewegung nichtmetallischen Schicht 9a versehen. Darüberhinaus ist in des Kolbens 2 zwischen der am Nutgrund 7 und der an der 45 diesem Beispiel der Kolbenring 9 selbstspannend ausgeführt, Zylinderlauffläche 1 a auftretenden Gasdruckdifferenz ist in so dass ein Federring mit einer radial nach aussen gerichteten den Stützring 8 mindestens eine Druckausgleichsnut 13 einge- Federkraft entfallen kann. Selbstverständlich könnte aber arbeitet. auch zur Unterstützung der Eigenspannung von Stützring 8

Die in Figur 1 dargestellte Anordnung zeigt den Kolben- und Kolbenring 9 zusätzlich ein entsprechender Federring an ring 9 noch in der Einlaufphase, während der aufgrund der 50 der Innenfläche der Ringe angelegt sein.

radial nach aussen erichteten Kraft des Federringes 11 der

Kolbenring 9 zunächst nur an der Zylinderlauffläche 1 a und Zum Einbau der in Figur 2 gezeigten Anordnung von dann auch nach Verschleiss seiner Mantelfläche mit der ko- Stützring 8 und Kolbenring 9 in die Ringnut 3 ist es erfordernischen Flanke seines Ringbundes 10 an der konischen lieh, dass die Tiefe der Ringnut 3 grösser ist als die im Einbau-Flanke 6 der Ringschulter 5 der Ringnut 3 ansteht. In diesem 55 zustand vorhandene Breite des Kolbenringes 9 und die grös-Stadium der Abnützung ist zwischen Kolbenring 9 und Stütz- ste Weite der Ringnut 3 grösser ist als die Dicke des Kolbenring 8 immer noch ein axiales Spiel 14 vorhanden, das erst ringes 9 sowie die grösste Dicke des Stützringes 8 zusammen, nach weiterer Abnützung der Mantelfläche des Kolbenringes Für den Einbau ist es dann möglich, zunächst den Kolben-

9 dadurch beseitigt wird, dass der Kolbenring 9 infolge der ring 9 soweit in der Ringnut 3 nach unten und gleichzeitig entFederkraft des Federringes 11 und aufgrund der konischen so lang der konischen Flanke der Ringschulter 5 zu verschieben, Ausbildung der Flanken von Ringschulter 5 und Ringbund dass der Abstand zwischen Kolbenring 9 und der durch die

10 nicht nur radial nach aussen, sondern auch axial in Rieh- keilförmige Ausbildung des Stützringes 8 entstehenden Ring-tung auf den Stützring 8 bewegt wird. Liegt dann der Kolben- Schulter 15 der Ringnut 3 mindestens der grössten Dicke des ring 9 gleichzeitig am Stützring 8 und an der konischen Stützringes 8 entspricht. Sind beide Ringe in der Ringnut 3 Flanke 6 der Ringschulter 5 an, ist mit der Beseitigung des 65 eingelegt, können sie sich soweit radial nach aussen verschie-axialen Spieles 14 eine weitere radiale Auswärtsbewegung des ben, bis sie an der Zylinderlauffläche la anstehen. Das dann Kolbenringes 9 unmöglich, so dass sich bei weiterer Abnut- immer noch vorhandene axiale Spiel wird mit dem Verschleiss zung der Mantelfläche des Kolbenringes 9 anstelle der Berüh- der Mantelfläche von Kolbenring 9 immer geringer, bis es

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nach Beendigung der Einlaufphase in der in der Figur 2 gezeigten Stellung vollkommen ausgeschaltet und ein radiales Ausdehnen von Kolbenring 9 und Stützring 8 nicht mehr möglich ist. Der Stützring 8 fungiert bei dieser Anordnung wie der Kolbenring 9 praktisch als Berührungsdichtring und als Labyrinthdichtring.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

641 882 2 PATENTANSPRÜCHE dende Auswechseln beschädigter Kolbenringe und vor allem

1. Einteiliger Kolben mit mindestens einem durch innere das immer wieder notwendig werdende Ausbessern der Ring-Vorspannung und/oder durch äussere Krafteinwirkung radial nut, das oft auch nicht mehr möglich ist, führt zu erheblichen nach aussen drückenden gefangenen Kolbenring, der zusam- Ausfallzeiten der mit einem solchen Kolben ausgerüsteten men mit einem Stützring in eine Ringnut des Kolbens einge- 5 Maschinen.

legt ist, wobei der Kolbenring auf seiner von dem Stützring Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einteili-

abgewandten Seite einen Ringbund und die Ringnut eine dem gen Kolben der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei

Ringbund des Kolbenringes zugeordnete Ringschulter auf- dem durch einfach zu verwirklichende Konstruktionsmerk-

weist, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugeordne- male ein axiales Spiel zwischen Kolbenring, Stützring und ten Flanken sowohl des Ringbundes (10) des Kolbenringes 10 Ringnut, insbesondere während der Betriebszeit des Kolben-

(9) als auch der Ringschulter (5) der Ringnut (3) konisch aus- ringes als Labyrinthdichtung, vermieden ist.

gebildet sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,

2. Einteiliger Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekenn- dass die einander zugeordneten Flanken sowohl des Ringzeichnet, dass die konische Flanke (6) der Ringschulter (5) der bundes des Kolbenringes als auch der Ringschulter der Ring-Ringnut (3) bis zum Umfang des Kolbens (2) ausgebildet ist. 15 nut konisch ausgebildet sind.

3. Einteiliger Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Mit der konischen Ausbildung der einander zugeordneten gekennzeichnet, dass der Stützring (8) des durch innere Vor- Flanken von Ringbund und Ringschulter wird erreicht, dass Spannung und/oder durch äussere Krafteinwirkung radial der Kolbenring nach der Einlaufphase, d. h. beim Anliegen nach aussen drückender gefangener Ring, in der Weise ausge- des Ringbundes des Kolbenringes an der Ringschulter der bildet ist, dass seine von dem Kolbenring (9) abgewandte 20 Ringnut, mit Hilfe der vorhandenen radial nach aussen geSeite auf der ganzen Breite konisch ausgebildet und die dem richteten Spannkraft nicht nur gegen die Ringschulter der Stützrmg (8) zugeordnete Seitenflanke der Ringnut (3) kom- Ringnut sondern auch gegen den Stützring gepresst wird, so plementär dazu mindestens auf der Breite des Stützringes (8) dass während der Betriebszeit des Kolbenringes als Laby-konisch geformt ist, wobei die Tiefe der Ringnut (3) grösser rinthdichtung zwischen Kolbenring, Stützring und Ringnut ist als die Breite des Kolbenringes (9) und die grösste Weite 25 praktisch keine Stossfugen auftreten. Da dann keine freien der Ringnut (3) grösser ist als die Dicke des Kolbenringes (9) Räume zwischen den einzelnen Ringen und den Seitenflanken sowie die Dicke des Stützringes (8) zusammen. der Ringnut vorhanden sind, ist ein axiales Spiel weitgehend

4. Einteiliger Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ausgeschlossen.

dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenring (9) und/oder Für eine einfache Fertigung der Ringnut des Kolbens ist der Stützring (8) in ihren sich berührenden Flanken Druck- 30 es zweckmässig, die konische Flanke der Ringschulter der ausgleichsnuten (13) aufweisen. Ringnut bis zum Umfang des Kolbens auszubilden. Abgesehen von der dann einfachen Fertigung der Ringnut kann . durch diese Massnahme ausserdem die Tiefe der Ringnut relativ klein gehalten werden, so dass der Kolben durch die