DE3117603C2 - Aus drei Dichtungsteilen zu einem Ring zusammengesetztes Dichtungselement - Google Patents

Abstract

Ein Dichtelement für eine Kolbenstange, z.B. für Kolbenverdichter setzt sich aus einzelnen Dichtungselementen (12, 14, 16) zusammen und ist mittels einer Schraubenfederanordnung (52) zusammengehalten. Zur Vereinfachung der Herstellung besteht das Dichtelement (10) aus drei Dichtungsteilen (2, 14, 16) die sich an ihren Enden jeweils überlappen.

Description

Die Erfindung betrifft ei* aus drei Dichtungsteilen zu einem Ring zusammengesetztes, mittels eines die Dichtungsteile umgebenden elastischen Bandes, insbesondere einer Schraubenfederanordnung, zusammengehaltenes Dichtungselement für die Kolbenstange beispielsweise eines Kolbenverdichters, wobei jedes Dichtungsteil an einem Ende einen ersten Fortsatz, dessen Außenfläche mit der ersten Außenfläche des Dichtungsteiles in einer Ebene liegt und mit der zweiten Außenfläche einen ersten Rücksprung bildet, und an dem anderen Ende einen zweiten Fortsatz aufweist, dessen Außenfläche zweiten Außenfläche des Dichtungsteiles in einer Ebene liegt und mit der ersten Außenfläche einen zweiten Rücksprung bildet, welche Fortsätze in zusammengesetztem Zustand sich überlappen.

Es sind Dichtungselemente zum Abdichten von so Kolbenstangen bekanntgeworden, die aus drei aneinander angepaßten Dichtungsteilen bestehen, die zusammengesetzt einen Ring ergeben und von einem elastischen Band, beispielsweise von einer Schraubenfeder, zusammengehalten werden (vgl. Fränkel, Kolben- verdichter, Seite 474). Dabei kann das eine Ende des jeweiligen Dichtungsteiles eine Nase aufweisen, wodurch ein Rücksprung gebildet ist, in den das entsprechend angepaßte Ende des nächsten Dichtungsteiles hineinpaßt Bei bestimmten Belastungen besteht w allerdings die Gefahr, daß die Nase an dem einen Ende der Dichtungsteile abbricht Darüberhinaus muß ein derartiges Dichtungselement mit einem zweiten Dichtungselement zusammengesetzt werden, das ebenfalls aus drei Dichtungsteilen bestehen kann, deren aufeinan- es der zuweisende Endflächen radial verlaufen, so daß die Diehtungsteile einen Kreis bilden, wenn sie zusammengesetzt sind. Die dadurch gebildeten radialen Schlitze werden exakt in den Bereich zwischen den Berührungsflächen des anderen Dichtungselementes eingesetzt

Um das Abbrechen der Nasen zu vermeiden, bildet man die Dichtungselemente aus sechs Elementen aus, wie aus der oben angegebenen Literaturstelle ersichtlich ist

Bei diesen Dichtelementen, die im allgemeinen aus Metall, Kunststoff oder Kohle bestehen, ist es notwendig, zwei unterschiedlich gestaltete Dichfingselemente vorzusehen, damit die am einen Dichtungselement gebildeten Schlitze durch das zweite Dichtungselement überdeckt werden, um die notwendige Dichtigkeit zu erreichen.

Ferner gibt es Dichtungselemente, die aus mehr als drei Dichtungsteilen bestehen (siehe o. g. Literaturstelle); auch bei diesen ist die Lebensdauer der Dichtungselemente aufgrund der Gefahr des Abbrechens der Nasen stark verringert

Es sind Dichtungselemente bekanntgeworden (siehe Garlock GmbH, Compressor Products, Katalog 781), die aus drei Dichtungsteilen bestehen, wobei diese Dichtungsteile so angeordnet werden, daß wenigstens zwei Dichtungselemente der bekannten Arten unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Gemäß Seite 4 der genannten Literaturstelle ist das eine Dichtungselement mit einer Dichtungsfläche versehen, die tangential verläuft, wogegen jdas andere Element, das gegenüber dem ersten Element mittels eines Zentrierstiftes zentriert wird, radiale Schlitze aufweist wobei das dasjenige Dichtungselement an dem die radialen Schlitze vorgesehen sind in Richtung zum Druck hin gelegen ist Der radiale Schlitz zwischen den Dichtungsteilen hat dabei nicht nur die Aufgabe, Toleranzen auszugleichen, sondern dient darüber hinaus auch noch zu einer gewissen Druckführung dergestalt daß bei einem Kompressionshub das verdichtete Gas in den Schlitz eindringt und von dort quasi auf die Außenperipherie des zweiten Dichtungselementes geleitet wird, so daß das Gas zusätzlich zur Abdichtung des zweiten Dichtelementes beiträgt In jedem Falle sind aber für eine Dichtungsanordnung zwei Dichtungselemente erforderlich, die in bestimmter Weise einander zugeordnet sein müssen.

Es ist ferner ein Dichtungselement bekanntgeworden (US-PS 19 67 573), das an seinen beiden Außenflächen eine absolute Dichtigkeit aufweist Das Dichtungselement besteht aus insgesamt drei Dichtungsteilen, wobei an einem Ende jedes Dichtungsteiles ein Fortsatz und am anderen Ende zwei Fortsätze angeordnet sind, wobei im zusammengesetzten Zustand der eine Fortsatz zwischen die beiden Fortsätze gabelartig eingreift Eine zusätzliche Unterstützung des Gasdruckes zur Erhöhung der Dichtigkeit wird nicht erreicht da eine entsprechende Abdichtung durch die Schrägflächen selbst erfolgt Diese Ausgestaltung ist teuerer und insgesamt aufwendiger.

Ein Dichtungselement der eingangs genannten Art ist aus der GB-PS 2 67 950 bekanntgeworden. Die einzelnen Dichtungselemente besitzen Endflächen und Stufungen, die annähernd radial verlaufen, so daß definitiv die Abdichtung im Überlappungsbereich im wesentlichen an der radial verlaufenden Berührungsfläche der beiden Fortsätze erfolgt Dies bedeutet, daß aufgrund dieses überlappten Stoßes ein Dichtelement alleine nicht abdichten kann, weil das unter Druck stehende Gas oder dia Luft durch die Schlitze herumströmen kann. Die Dichtigkeit könnte theoretisch nur durch das Stahlband erreicht werden. Wenn ein Dichtelement mit

Schraubenfedern umfaßt werden soll, dann kann dieses nicht zur Abdichtung verwendet werden, sondern eher als eine Druckdrossel wirken. Erforderlich wäre auch hier zur Abdichtung ein zweites Dichtungselement

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dichtungselement der eingangs genannten Art zu schaffen, das so ausgestaltet ist, daß lediglich ein Dichtungselement ausreicht, um die gleiche Dichtwirkung wie zwei Dichtungselemente der bekannten Art zu erreichen, sofern man es in der richtigen Weise an die Kolbenstange im Kompressor einsetzt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Endfläche des ersten Fortsatzes und die Stufung des zweiten Fortsatzes einen spitzen Winkel λ mit dem Außenumfang des Dichtungselementes bilder* und die Endflächen des zweiten Fortsatzes und die Stufung des ersten Fortsatzes annähernd in radialer Richtung verlaufen, und daß die Dicke des ersten Fortsatzes annähernd 2/3 und die Dicke des zweiten Fortsatzes annähernd 1/3 der Dicke der Dichtungsteile betragen.

Durch die Erfindung wird also ein Dichtungselement geschaffen, das lediglich aus drei Teilen gebildet ist, die dadurch, daß sie an ihren Enden überlappen, ein optimal abdichtendes Labyrinth an den Berührungsstelfen der Dichtungselemente bilden. Dabei kann sich das jeweilige Dichtungselement auch bei Verschleiß immer an den Außendurchmesser der Kolbenstange beispielsweise eines Verdichters anpassen und Verkanten der einzelnen Dichtungsteile mit einer verschlechterten Dichtwirkung werden dadurch vermieden. Dadurch daß die Endflächen des zweiten Fortsatzes und die Stufung des ersten Fortsatzes annähernd in radialer Richtung verlaufen, wird das Zusammenrücken der einzelnen Dichtungsteile aufeinanderzu begrenzt, so daß ein zu starker Verschleiß der Dichtelemente vermieden und die Leckage bei verschlissenen Ringen in Grenzen gehalten werden kann.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind zwei einander axial zuzuordnende Dichtungselemente nicht mehr erforderlich; es genügt nur noch ein Dichtungselement, das dann die gleichen Funktionen der bekannten, aus zwei Dichtungselementen zusammengesetzten Dichtungen aufweist Auch wird gegenüber den herkömmlichen Dichtungselementpaaren die Ringmontage wesentlich erleichtert, da das Dichtungs- *5 element aus nur drei Teilen besteht D-e Dichtungselemente können beispielsweise bei Trockenlauf-, spargeschmierten oder geschmierten Kolbenstangendichtungen eingesetzt werden. Als Werkstoff kann vorzugsweise Polytetrafluorethylen oder Polyimid verwendet werden. Dadurch können die einzelnen Dichtungsteile durch Pressen hergestellt werden, wobei die Gleitfähigkeit und die Verschleißfestigkeit jedes Dichtungselementes erhöht ist

Die Abmessungen 4er Dicke der einzelnen Fortsätze ist wie sich aus Versuchen ergeben hat, besonders optimal. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß dann, wenn der Fortsatz, dessen Endkante radial verläuft, der also nur ein Drittel der gesamten Dicke de* Dichtungselementes aufweist auf der Druckseite angeordnet ist, M die zusätzliche Dichtwirkung des Druckes bei dem Fortsatz mit der 2/3-Dicke ausgenutzt werden kann; dadurch ist die Dichtwirkung mit nur einem einzigen erfindungsgemäßen Dichtungselement genauso günstig, wie bei den Dichtungen, bei denen zwei Dichtungselemenie vorgesehen werHen müssen.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, soll die Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf ein Dichtungselement in Explosionsdarstellung, vereinfacht,

F i g, 2 eine Aufsicht auf das Dichtungselement gemäß Fig.!,

Fig.3 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie IH-IIl der F ig. 2 und

Fig.4 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie IV-IV.

Wie aus der F i g. 1 ersichtlich, besteht das Dichtungselement, das in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist, aus drei gleich aufgebauten Dichtungsteilen 12,14 und 16, die mittels eines elastischen Bandes zusammengehalten werden (dieses elastische Band ist in der F i g. 1 nicht dargestellt).

Die einzelnen Dichtungsteile 12, 14 und 16 werden nun anhand des Dichtungsteiles 12 beschrieben.

An dem einen Ende des Dichtungselementes, das die Bezugsziffer 18 besitzt ist ein erster Fortsatz 20 angeformt, dessen Dicke annähernd 2. >-Mal so groß ist wie die Gesamldicke des Dichtungseiem<!ntes 10, und dessen freie Endfläche 22 mit der Tangente 24 an der Außenfläche des Dichtungsteiles 12 den Winkel « einnimmt, der als spitzer Winkel ausgebildet ist und vorzugsweise 30° beträgt Der erste Fortsatz 20 fluchtet mit seiner außenliegenden Fläche mit der oberen Gesamtfläche des Dichtungsteiles, oder — mit anderen Worten—die oben liegende Fläche des Dichtungsteiles 12 und die oben liegende Fläche des Fortiatzes 20 liegen in einer Ebene.

Aufgrund der Abmessungen des Fortsatzes 20 wird ein erster Rücksprung 26 gebildet, der auf der gegenüberliegenden Seite liegt und dessen Abstand von der gegenüberliegenden Stirnfläche des Dichtungsteiles 12 annähernd der 1/2-Dicke des Fortsatzes 20 entspricht

Das gegenüberliegende Ende des Dichtungsteiles 12 besitzt einen zweiten Fortsatz 30, dessen Dicke der Dicke des ersten Rücksprunges 26 entspricht und daher annähernd ein Drittel so groß ist, wie die Dicke des Dichtungselementes. Allerdings bildet der Fortsatz 30 mit der oben liegenden Stirnfläche des Dichtungselementes 12 einen zweiten Rücksprung 32, derart daß die oben liegende Stirnfläche oder außenliegende Fläche des Dichtungselementes 12 über eine Stufenfläche 34 in die obere Fläche des Fortsatzes 30 übergeht. Mit anderen Worten: die unten liegende Fläche des zweiten Fortsatzes liegt dann mit der unten liegenden Fläche d^s Dichtungselementes bzw. des Dichtungsteiles 12 in einer Ebene.

Die freie Endfläche 36 des zweiten Fortsatzes 30 bildet mit der Tengente 38 einen Winkel ß, der vorzugrvcise 90° beträgt

Die Dichtungsteile 14 und 16 sind entsprechend ausgebildet Der Abiiand der Stufenfläche 34 und der nicht zu sehenden Stufenfläche 40 am Rücksprung 20 von den freien Endsn ist so gewählt, daß im montierten Zustand (vgl. F i g. 2) die freien Endflächen der Fortsätze 20 und die Stufenflächen 34 einander berühren, wogegen die Endflächen 36 und die Stufenflächen 40 voneinander in einem Abstand t/entfernt sind, der durch den maximal zulässigen Verschleiß der Dichtungsteile 12,14 und 16 bestimmt ist.

Aufgrund des Winkels <x = 30° können sich die drei Dichtungsteile 12, 14 und 16 nach innen aufeinander zubewegen, dergestalt, daß der Inntndurchmesser bei Verschleiß der Innenflächen des Dichtungselementes 10

konstant bleibt, wogegen der Außendurchmesser des Dichtungselementes sich verringert.

Die Überlappung der Dichtungsteile 12 und 16 zeigt die F i g. 3 und ein Querschnitt durch ein Dichtungselement im Bereich der Flächen 22 und 34 ist in der F i g. 4 dargestellt. Man erkennt dabei, daß das Dichtungselement eine am Umfang angeordnete Nut 50 besitzt, in die ein elastisches Band 52 eingesetzt ist, das gemäß Zeichnung als Schraubenfeder ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Aus drei Dichtungsteilen zu einem Ring zusammengesetztes, mittels eines die Dichtungsteile s umgebenden elastischen Bandes, insbesondere einer Schraubenfederanordnung, zusammengehaltenes Dichtungselement for die Kolbenstange, beispielsweise eines Kolbenverdichters, wobei jedes DichtuRgsteil an einem Ende einen ersten Fortsatz, dessen Außenfläche mit der ersten Außenfläche des Dichtungsteiles in einer Ebene liegt und mit der zweiten Außenfläche einen ersten Rücksprung bildet, und an dem anderen Ende einen zweiten Fortsatz aufweist, dessen Außenfläche mit der zweiten Außenfläche des Dichtungsteiles in einer Ebene liegt und mit der ersten Außenfläche einen zweiten Rücksprung bildet, weiche Fortsäue in zusammengesetztem Zustand sich überlappen, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche (22) des ersten Fortsatzes (20) und die Stufung (34) des zweiten Fortsatzes (30) einen spitzen Winkel («) mit dem Außenumfang des Dichtungselementes (10) bilden und die Endflächen (36) des zweiten Fortsatzes und die Stufung (40) des ersten'Fortsatzes annähernd in radialer Richtung verlaufen, und daß die Dicke des ersten Fortsatzes annähernd 2/3 und die Dicke des zweiten Fortsatzes annähernd 1/3 der Dicke der Dichiungsteile betragen.

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