SK61598A3

SK61598A3 - Piston ring

Info

Publication number: SK61598A3
Application number: SK615-98A
Authority: SK
Inventors: Norbert Feistel
Original assignee: Burckhardt Ag Maschf
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1996-11-06
Publication date: 1999-01-11
Also published as: PL326701A1; AU708508B2; BR9611460A; AU7276096A; CZ151298A3; WO1997019280A1; RU2176043C2; NO982231L; NO982231D0; ATE237083T1; CA2237787A1; PL181438B1; EP0861391B1; DE59610335D1; EP0861391A1

Abstract

The invention concerns a piston ring (10), in particular a piston ring for a reciprocating compressor, consisting of a first and a second annular element (10a, 10b) with a joint (10e, 10f), the rings (10a, 10b) being disposed concentrically about an axis C. The first ring (10a) has an essentially L-shaped cross-section, with a first arm (10h) extending parallel to axis C and a second arm (10g) extending radially outwards from axis C. The first arm (10h) has an inside surface (10n) and the second arm (10g) has an inside surface (10l), the inside surface (10l) of the second arm (10g) being inclined in the radial direction and the faces (10m, 10k) of the second ring (10b) which face towards the first ring (10a) physically locking with the inside surfaces (10m, 10l) of the first ring (10a).

Description

Vynález sa týka piestneho krúžku piestového kompresora s chodom nasucho.The present invention relates to a piston ring of a dry running piston compressor.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Na stláčanie tekutín, ako sú plyny alebo pary, sa používajú kompresory s chodom nasucho, s tesniacimi krúžkami z plastu, ako je napríklad PTFE, ktoré sa používajú ako tesniace prvky. Takéto tesniace prvky majú nevýhodu, že v priebehu činnosti sa silne opotrebúvajú, čo vedie k nedostatočnej životnosti. Najmä prierezy voľných medzier v axiálnom a radiálnom smere, ktoré sú výsledkom medzier v krúžku a opotrebenia tesniacich prvkov, majú význačný podiel na skutočnosti, že tieto tesniace prvky nedosahujú svoju plnú účinnosť požadovanú dobu. Vyžaduje sa tesniaci prvok s dobrým tesniacim účinkom, ktorý je stály po dlhú dobu, najmä pri stláčaní veľmi ľahkých plynov, ako je vodík.For compressing liquids, such as gases or vapors, dry-running compressors with plastic sealing rings, such as PTFE, are used as sealing elements. Such sealing elements have the disadvantage that they wear out strongly during operation, resulting in insufficient service life. In particular, the cross-sections of the free gaps in the axial and radial directions resulting from the gaps in the ring and the wear of the sealing elements have a significant share in the fact that these sealing elements do not reach their full efficiency for the required time. A sealing element with a good sealing effect is required which is stable over a long period of time, especially when compressing very light gases such as hydrogen.

Cieľom tohto vynálezu je navrhnúť ekonomicky výhodnejší, najmä menej sa opotrebúvajúci piestny krúžok pre piestový kompresor s chodom nasucho, najmä na stláčanie veľmi ľahkých plynov.It is an object of the present invention to provide an economically advantageous, in particular less worn, piston ring for a dry running piston compressor, in particular for compressing very light gases.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Predmetom vynálezu je piestny krúžok piestového kompresora s chodom nasucho, pozostávajúci z dvoch jednokusových telies tvaru prstenca s krúžkovými medzerami alebo tupými spojmi, pričom tieto telesá budeme v ďalšom označovať ako krúžky. Tieto krúžky sú usporiadané tak, aby sa rozprestierali navzájom sústredne vzhľadom na os C. Prvý krúžok má v podstate prierez tvaru L, s prvým ramenom, rozprestierajúcim sa v smere osi C, a s druhým ramenom, rozprestierajúcim sa smerom von radiálne k osi C. Každé z týchto dvoch ramien má vnútorný povrch, pričom druhý krúžok je vyhotovený takým spôsobom, abySUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a piston ring of a dry-running piston compressor consisting of two single-piece ring-shaped bodies with ring gaps or butt joints, hereinafter referred to as rings. These rings are arranged so as to extend concentrically with respect to the C axis. The first ring is substantially L-shaped with a first arm extending in the C axis and a second arm extending outward radially to the C axis. of the two arms having an inner surface, the second ring being constructed in such a way as to:

-2jeho povrchy, smerujúce k prvému krúžku, boli v styku s vnútornými povrchmi prvého krúžku tvarovo lícujúcim spôsobom. Druhé rameno, rozprestierajúce sa radiálne smerom von od osi C, má vnútorný povrch, ktorý je sklonený v radiálnom smere vzhľadom na os C pod uhlom sklonu menším než 90°. Tento vnútorný povrch má dotyčnicu, prebiehajúcu v radiálnom smere, ktorá pretína os C pod ostrým uhlom. Vo výhodnom uskutočnení tohto vynálezu je tento vnútorný povrch vyhotovený ako kužeľový povrch.Its surfaces facing the first ring were in contact with the inner surfaces of the first ring in a mating fashion. The second arm extending radially outward from the C axis has an inner surface that is inclined in a radial direction with respect to the C axis at an angle of inclination of less than 90 °. This inner surface has a tangent running in a radial direction that intersects the C axis at an acute angle. In a preferred embodiment of the invention, the inner surface is a conical surface.

V piestových kompresoroch s chodom nasucho nie je k dispozícii žiadne mastivo, ktoré by mastilo piestne krúžky piesta a dodatočne ho utesňovalo. V súlade s tým kovové piestne krúžky nie sú vhodné na takéto použitie s chodom nasucho. Trecie páry s chodom nasucho pracujú v dôsledku tuhých mastív, ktoré sa nachádzajú v jednom z trecích partnerov. Piestny krúžok podľa tohto vynálezu preto pozostáva z plastu, špeciálne modifikovaného pre chod nasucho tuhými mastivami, ako sú PTFE, grafit alebo disulfid molybdénu.In dry running reciprocating compressors, no grease is available to lubricate the piston rings and additionally seal the piston rings. Accordingly, the metal piston rings are not suitable for such dry running applications. Dry running friction vapors work due to solid lubricants found in one of the friction partners. The piston ring of the present invention therefore consists of a plastic specially modified for running dry-solid lubricants such as PTFE, graphite or molybdenum disulfide.

Tesniace prvky s veľmi vysokým tesniacim účinkom sa vyžadujú najmä vtedy, keď sa stláčajú veľmi ľahké plyny, ako je napríklad vodík, na veľmi vysoké tlaky, aby sa udržalo čo najmenšie unikanie. Dobrý tesniaci účinok sa dá dosiahnuť napríklad spojením dvoch tesniacich krúžkov do dvojitého krúžku takým spôsobom, aby nevznikli žiadne priechodné medzery alebo priestory.Seals with a very high sealing effect are particularly required when very light gases, such as hydrogen, are compressed to very high pressures in order to keep the leakage as low as possible. A good sealing effect can be achieved, for example, by joining two sealing rings into a double ring in such a way that no gaps or spaces are created.

Samomastiaci účinok trecích tesnení s chodom nasucho má za následok, že piestne krúžky, ktoré poskytujú mastivo, sa postupne obrusujú. Známe dvojité krúžky z plastu majú nevýhodu, že obe časti krúžku sú voči sebe navzájom premiestniteľné v radiálnom smere. Pretože tlakový profil v tesniacich podpovrchoch oboch krúžkových povrchov v blízkosti steny valca nie je konštantný, radiálna premiestniteľnosť umožňuje, aby sa jedna z oboch krúžkových častí obrusovala rýchlejšie než druhá. Toto nerovnaké opotrebúvanie má účinok taký, že obe krúžkové časti sa viac úplne neprekrývajú, a preto vznikajú medzery, cez ktoré pretekajú veľké množstvá unikajúceho plynu, najmä pri veľmi ľahkých plynoch pod vysokým tlakom, čo podstatne znižuje množstvo plynu, dopravovaného kompresorom s chodom nasucho. Piestny krúžok podľa tohto vynálezu je zvlášť vhodný na stláčanie s chodom nasucho veľmi ľahkých plynov na vysoký konečný tlak. Tento piestny krúžok má výhodu, že v dôsledku konštrukcieThe self-lubricating effect of dry running friction seals results in the piston rings providing grease gradually abrading. The known double rings of plastic have the disadvantage that both parts of the ring are displaceable relative to each other in the radial direction. Since the pressure profile in the sealing subsurfaces of both ring surfaces near the cylinder wall is not constant, radial displaceability allows one of the two ring portions to abrade more rapidly than the other. This unequal wear has the effect that the two annular portions do not completely overlap each other, and there are gaps through which large amounts of gas leak, especially at very light gases under high pressure, substantially reduce the amount of gas conveyed by the dry compressor. The piston ring of the present invention is particularly suitable for dry-running compression of very light gases to high final pressure. This piston ring has the advantage of being due to construction

-3oboch krúžkových častí alebo telies tvaru prstenca, ich vzájomného sklonu a tvarovo lícujúceho spojenia oboch krúžkových častí dochádza v priebehu činnosti k rovnomernému, zosúladenému opotrebúvaniu oboch krúžkových časti. Obe krúžkové časti sú tlačené na seba tlakom plynného prostredia, ktorá sa má stlačiť, bez vzájomného pohybu alebo len s minimálnym vzájomným relatívnym pohybom v dôsledku tvarovo lícujúceho spojenia oboch krúžkových častí, takže tesniace podpovrchy oboch krúžkových častí, ktoré napríklad smerujú k stene valca, podliehajú rovnomernému obrusovaniu materiálu. Takto sa nemôžu vytvoriť žiadne alebo len malé miestne body netesnosti, v dôsledku čoho tesniaci účinok piestneho krúžku zostane približne stály v priebehu dlhšej prevádzkovej doby v piestových kompresoroch s chodom nasucho.In the course of operation, the ring-shaped parts or ring-shaped bodies, their relative inclination and the mating fit of the two ring-shaped parts are uniformly and uniformly worn during operation. The two ring portions are pressed against each other by the pressure of the gaseous medium to be compressed, with or without relative movement relative to each other as a result of the mating fit of the two ring portions, so that the sealing subsurface of the two ring portions uniform abrasion of the material. In this way, no or only small local leakage points can be created, as a result of which the sealing effect of the piston ring remains approximately stable over a longer operating time in dry running piston compressors.

V ďalšom vysvetlíme vynález s odkazom na niekoľko uskutočnení.In the following, the invention will be explained with reference to several embodiments.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Obr. 1 znázorňuje pozdĺžny rez piestom s valcom.Fig. 1 shows a longitudinal section through a piston with a cylinder.

Obr. 2a znázorňuje prierez druhého krúžku.Fig. 2a shows a cross-section of a second ring.

Obr. 2b znázorňuje prierez prvého krúžku.Fig. 2b shows a cross-section of the first ring.

Obr. 3a znázorňuje pôdorys druhého krúžku.Fig. 3a shows a plan view of the second ring.

Obr. 3b znázorňuje pôdorys prvého krúžku.Fig. 3b shows a plan view of the first ring.

Obr. 4 znázorňuje piestny krúžok, usporiadaný v jednokusovom pieste.Fig. 4 shows a piston ring arranged in a one-piece piston.

Obr. 5 znázorňuje dva piestne krúžky, usporiadané v zostavenom pieste. Obr. 6a znázorňuje prierez ďalším uskutočnením druhého krúžku.Fig. 5 shows two piston rings arranged in an assembled piston. Fig. 6a shows a cross-section of another embodiment of the second ring.

Obr. 6b znázorňuje prierez ďalším uskutočnením prvého krúžku.Fig. 6b shows a cross-section of another embodiment of the first ring.

Obr. 7a znázorňuje pôdorys druhého krúžku.Fig. 7a shows a plan view of the second ring.

Obr. 7b znázorňuje pôdorys prvého krúžku.Fig. 7b shows a plan view of the first ring.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Obr. 1 znázorňuje pozdĺžny rez piestovým kompresorom s chodom nasucho s valcom 1, v ktorom je usporiadaný piest 2 tak, aby bol pohyblivý nahor a nadol. Spodný koniec piesta 2 prechádza do piestovej tyče 3, ktorá je spojenáFig. 1 shows a longitudinal section of a dry-running piston compressor with a cylinder 1 in which the piston 2 is arranged to be movable up and down. The lower end of the piston 2 passes into the piston rod 3 which is connected

-4známym, neznázorneným spôsobom s kľukovým pohonom. Nad piestom 2 je kompresný priestor 4, do ktorého sa nasáva plyn, ktorý sa má stlačiť, v priebehu pohybu piesta 2 nadol známym spôsobom, neznázornené. Tento plyn sa stlačí pri nasledujúcom pohybe piesta nahor a vytlačí sa z kompresného priestoru. Piest 2 má tyčové predĺženie 5 piestovej tyče 3, na ktorom je umiestnená objímka, nesúca sedem piestnych krúžkov 10, umiestnených nad sebou. Pri zostavenom pieste 2 sú jednotlivé časti piesta 2, ako aj piestne krúžky 10 držané spolu maticou 7, naskrutkovanou na horný koniec predĺženia 5. Taktiež je znázornená stredová os C piesta 2.-4 in a known, not shown manner with crank drive. Above the piston 2, the compression space 4 into which the gas to be compressed is drawn during the downward movement of the piston 2 in a known manner is not shown. This gas is compressed the next time the piston moves up and is forced out of the compression chamber. The piston 2 has a rod extension 5 of the piston rod 3, on which a sleeve carrying seven piston rings 10 is placed one above the other. With the piston 2 assembled, the individual parts of the piston 2 as well as the piston rings 10 are held together by a nut 7 screwed to the upper end of the extension 5. The central axis C of the piston 2 is also shown.

Úsek A je znázornený zväčšený na obr. 5, kde sú znázornené dva úseky A. Zostavený piest je vyrobený z jednotlivých častí a obsahuje objímku 6, rozprestierajúcu sa v axiálnom smere, komorové krúžky 8a, 8b, umiestnené okolo objímky 6, ako aj piestne krúžky 10 (obr.5), umiestnené v drážkach. Každý z piestnych krúžkov 10 pozostáva z prvého krúžku 10a a druhého krúžku 10b. Oba krúžky 10a, 10b sú vyhotovené vzájomne prispôsobeným spôsobom tak, že navzájom sa dotýkajúce plochy priliehajú k sebe tvarovo lícujúcim spôsobom. Každý z krúžkov 10a, 10b má plochy 10d, 10c, smerujúce k stene valca 1, ktoré sa klzné pohybujú nahor a nadol pozdĺž steny valca počas činnosti piesta 2.The section A is shown enlarged in FIG. 5, where two sections A are shown. The assembled piston is made up of individual parts and comprises a sleeve 6 extending in the axial direction, chamber rings 8a, 8b disposed around the sleeve 6, as well as piston rings 10 (FIG. 5), positioned. in grooves. Each of the piston rings 10 consists of a first ring 10a and a second ring 10b. The two rings 10a, 10b are designed in a mutually adapted manner so that the surfaces touching each other abut in a positive-fit manner. Each of the rings 10a, 10b has surfaces 10d, 10c facing the wall of the cylinder 1, which slide sliding up and down along the cylinder wall during operation of the piston 2.

Obr. 4 znázorňuje úsek A jednokusového piesta 2 s komorovým krúžkom 8 a piestnym krúžkom 10, pozostávajúcim z dvoch krúžkov 10a, 10b, umiestnených v drážke. Prvý krúžok 10a je usporiadaný vo valci 1 v smere k tlakovej strane s tlakom plynu 9, vyvíjajúcim sily na prvý krúžok 10a v axiálnom smere, pôsobiace v axiálnom smere 9a, ako aj v radiálnom smere 9b, takže celý piestny krúžok 10 je po prvé tlačený na vnútornú stenu valca 1 a po druhé tlačený v axiálnom smere na hraničný povrch drážky, vzdialený od tlakovej strany. Týmto spôsobom sa tesniaci účinok piestneho krúžku zvyšuje v priebehu činnosti a oba krúžky 10a, 10b sú držané v drážke a navzájom tvarovo lícujú bez alebo len s malým relatívnym pohybom. Toto navzájom tvarovo lícujúce spojenie má za následok, že podpovrchy 10c, 10d oboch krúžkov 10b, 10a, ktoré sa spoločne kĺžu a trú o stenu 1a valca, sa rovnomerne opotrebúvajú, takže nevznikajú žiadne miestne body netesnosti a oba krúžky 10a, 10b sú v styku so stenou 1a valca s tým istým účinkom po dlhú dobu prevádzky.Fig. 4 shows a section A of a one-piece piston 2 with a chamber ring 8 and a piston ring 10 consisting of two rings 10a, 10b disposed in a groove. The first ring 10a is arranged in the cylinder 1 in the direction of the pressure side with the gas pressure 9 exerting forces on the first ring 10a in the axial direction acting in the axial direction 9a as well as in the radial direction 9b so that the entire piston ring 10 is first pressed on the inner wall of the cylinder 1 and, secondly, pressed in the axial direction on the groove boundary surface spaced from the pressure side. In this way, the sealing effect of the piston ring increases during operation, and the two rings 10a, 10b are held in a groove and fit to each other with little or no relative movement. This mating fit results in the subsurface 10c, 10d of the two rings 10b, 10a, which slide together and rub against the cylinder wall 1a, to wear evenly so that no local leakage points occur and both rings 10a, 10b are in contact with a cylinder wall 1a having the same effect for a long period of operation.

- 5Piestny krúžok 10, znázornený na obr. 4 a 5, obsahujúci krúžky 10a, 10b. je detailne znázornený na obr. 3a, 3b v pôdoryse a na obr. 2a, 2b v reze. Oba krúžky 10a. 10b prebiehajú kruhovo okolo stredovej osi C. Obr. 3b znázorňuje prvý krúžok 10a piestneho krúžku 10, prstencové teleso tvaru L alebo takmer tvaru L, s krúžkovou medzerou alebo tupým spojom lOe. Tento krúžok má dve ramená 10q, 10h, pričom prvé rameno 10h prebieha rovnobežne so smerom osi C a druhé rameno 10q prebieha radiálne smerom von alebo približne radiálne smerom von vzhľadom na os C. Šírka krúžkovej medzery 10e je taká, že prvý krúžok 10a je schopný určitého pružného pohybu v obvodovom smere.The 5-way ring 10 shown in FIG. 4 and 5, comprising rings 10a, 10b. is shown in detail in FIG. 3a, 3b in plan view and FIG. 2a, 2b in cross-section. Both rings 10a. 10b extend circularly about the central axis C. FIG. 3b shows the first ring 10a of the piston ring 10, the L-shaped or nearly L-shaped annular body, with a ring gap or butt joint 10e. The ring has two arms 10q, 10h, the first arm 10h extending parallel to the direction of the C axis and the second arm 10q extending radially outward or approximately radially outward with respect to the C axis. The width of the ring gap 10e is such that the first ring 10a is capable some elastic movement in the circumferential direction.

Rez prvým krúžkom 10a pozdĺž čiary A - A je znázornený na obr. 2b. Prvý krúžok 10a, vyhotovený v tvare L, má prvé rameno 10h, prebiehajúce rovnobežne s osou C, ktoré má vonkajší povrch 10o, ako aj vnútorný povrch 10n. Druhé rameno 10q, prebiehajúce radiálne k osi C, má vonkajší povrch 10p, prebiehajúci kolmo na os C. Vnútorný povrch 101 je vyhotovený tak, aby prebiehal kužeľovo a zviera v radiálnom smere uhol a s normálou k osi C. V tomto uskutočnení je druhé rameno 10q vyhotovené takým spôsobom, aby vzhľadom na smer, určený osou C, bolo relatívne úzke pri prvom ramene 10h a rozširovalo sa v smere k obvodu, t.j. smerom k povrchu lOd. Prierez druhého krúžku 10b, ktorý je znázornený na obr. 2a, je tvarovaný v súlade s tvarom oboch vnútorných povrchov 101, 10n. Teleso 10i krúžku má štyri povrchy, povrch 10c, smerujúci k stene valca, povrch 10q, smerujúci ku komorovému krúžku 8, ako aj dva povrchy 10m, 10k, smerujúce k prvému krúžku IjOa. Oba posledne uvedené povrchy 10m, 10k sú vyhotovené tak, aby boli prispôsobené vzhľadom na prvý krúžok 10a takým spôsobom, že pri krúžkoch 10a, 10b, umiestnených jeden v druhom, povrchy 10m, 10k budú priliehať tvarovo lícujúcim spôsobom k obom vnútorným povrchom 101, 10η. Preto je povrch 10k taktiež urobený kužeľovo, aby prebiehal radiálne k osi C pod uhlom sklonu a.A cross-section of the first ring 10a along line A-A is shown in FIG. 2b. The first L-shaped ring 10a has a first arm 10h extending parallel to the C axis, having an outer surface 10o as well as an inner surface 10n. The second arm 10q extending radially to the C axis has an outer surface 10p extending perpendicular to the C axis. The inner surface 101 is designed to run conically and the animal in an radial direction at an angle and normal to the C axis. In this embodiment, the second arm 10q designed in such a way that, with respect to the direction defined by the axis C, it is relatively narrow at the first arm 10h and extends in the direction of the circumference, i.e. toward the surface 10d. The cross-section of the second ring 10b shown in FIG. 2a, it is shaped in accordance with the shape of the two inner surfaces 101, 10n. The ring body 10i has four surfaces, a surface 10c facing the cylinder wall, a surface 10q facing the chamber ring 8, and two surfaces 10m, 10k facing the first ring 10a. The latter surfaces 10m, 10k are designed to be adapted with respect to the first ring 10a in such a way that, with the rings 10a, 10b disposed one in the other, the surfaces 10m, 10k will abut in a positive fit to the two inner surfaces 101, 10η. . Therefore, the surface 10k is also conical to extend radially to the C axis at an inclination angle α.

Obr. 3a znázorňuje pôdorys druhého prstencového telesa 10b s krúžkovou medzerou alebo tupým spojom 10f, ktoré je v ďalšom označené ako druhý krúžok 10b. Prstencové teleso 10i má krúžkovú medzeru 10f na jednej strane a výstupok 10k, vyčnievajúci smerom k osi C, na opačnej strane ku krúžkovej medzere 10f. V zostavenom piestnom krúžku 10 je druhý krúžok 10b umiestnený nad prvýmFig. 3a shows a plan view of the second annular body 10b with an annular gap or butt joint 10f, hereinafter referred to as the second ring 10b. The annular body 10i has an annular gap 10f on one side and a protrusion 10k projecting toward the C axis on the opposite side to the annular gap 10f. In the assembled piston ring 10, the second ring 10b is positioned above the first

-6krúžkom 10a, pričom si zachováva polohu, znázornenú na obr. 3a, 3b, takže výstupok 10k sa dostane do krúžkovej medzery 10e prvého krúžku 10a. Takýmto spôsobom je druhý krúžok 10b zabezpečený voči prvému krúžku 10a proti vzájomnému otáčaniu, pretože výstupok 10k a rameno 10h obmedzujú ich vzájomný pohyb. Výstupok 10k je s výhodou urobený v obvodovom smere užší, než je šírka krúžkovej medzery lOe, takže prvý krúžok 10a si zachová istú pohyblivosť v obvodovom smere krúžkovej medzery IQe.Obr. 7a a 7b znázorňujú ďalšie príkladné uskutočnenie vyhotovenia krúžkov jWa, 10b na vzájomné zabezpečenie proti pootočeniu. Valcový fixačný kolík 10r, ktorý prechádza vo vertikálnom smere, je usporiadaný na ramene 10q na strane prvého krúžku 10a, ležiac oproti krúžkovej medzere lOe. Pri zostavovaní piestneho krúžku 10 sa druhý krúžok 10b položí na prvý krúžok 10a, pričom sa zachová poloha, znázornená na obr. 7a, 7b, takže fixačný kolík 10r sa dostane do krúžkovej medzery 10f druhého krúžku 10b, čím sa druhý krúžok 10b zabezpečí vzhľadom na prvý krúžok 10a proti vzájomnému otočeniu. V zostavenom stave sa krúžky 10a, 10b môžu vložiť do drážky jednokusového piesta 2 súčasným odtiahnutím od seba oboch krúžkových častí, ktoré sú znázornené na obr. 4, alebo do zostaveného piesta 2 bez odtiahnutia od seba, ako je znázornené na obr. 5.-6 by the ring 10a, while maintaining the position shown in FIG. 3a, 3b such that the protrusion 10k reaches the annular gap 10e of the first ring 10a. In this way, the second ring 10b is secured to the first ring 10a against rotation relative to each other, since the projection 10k and the arm 10h limit their relative movement. The protrusion 10k is preferably made narrower in the circumferential direction than the width of the ring gap 10e, so that the first ring 10a retains some mobility in the circumferential direction of the ring gap 10e. 7a and 7b illustrate another exemplary embodiment of the rings 10a, 10b for securing against rotation. A cylindrical fixation pin 10r that extends in the vertical direction is disposed on the arm 10q on the side of the first ring 10a opposite the ring gap 10e. When assembling the piston ring 10, the second ring 10b is placed on the first ring 10a while maintaining the position shown in FIG. 7a, 7b such that the fixing pin 10r enters the annular gap 10f of the second ring 10b, thereby securing the second ring 10b against rotation relative to the first ring 10a. In the assembled state, the rings 10a, 10b can be inserted into the groove of the one-piece piston 2 by simultaneously pulling apart the two ring portions shown in FIG. 4, or into the assembled piston 2 without being pulled apart, as shown in FIG. 5th

Jednu výhodu piestneho krúžku 10 podľa tohto vynálezu treba vidieť v skutočnosti, že podpovrchy 101, 10η, lOk, 10m oboch krúžkov 10a, 10b zostanú ležať na sebe tvarovo lícujúcim spôsobom po dlhú dobu, dokonca aj pri prevádzke piestneho krúžku 10. Oba krúžky 10a, 10b sú vyhotovené takým spôsobom, že priamemu účinku plynu 9 pod tlakom na podpovrchy 101, 10n, 10k, 10m je v maximálnej miere zabránené. Tlak plynu 9, pôsobiaci na krúžky 10a, 10b, normálne pôsobí v krúžkovej medzere 10f a vyvíja silu, pôsobiacu v obvodovom smere prvého krúžku 10b, ktorá by pre uhol a = 0 mohla viesť k zodvihnutiu prvého krúžku 10b z druhého krúžku 10a, takže tlak plynu by pôsobil priamo na podpovrchy 101, 10η, 10k, 10m. Takéto priame pôsobenie tlaku plynu na podpovrchy 10m, 10k druhého krúžku 10b by viedlo k pomerne rýchlemu opotrebeniu druhého krúžku 10b. Aby sme predišli tomuto javu, krúžok podľa tohto vynálezu je vyhotovený takým spôsobom, že sa zabráni zodvihnutiu druhého krúžku 10b z prvého krúžku 10a. Podľa obr. 4 je piestny krúžok 10 tlačený vOne advantage of the piston ring 10 of the present invention is to be seen in the fact that the subsurface 101, 10η, 10k, 10m of both rings 10a, 10b remain stacked in a mating fashion for a long time, even when operating the piston ring 10. 10b are designed in such a way that the direct effect of the gas 9 under pressure on the subsurface 101, 10n, 10k, 10m is prevented to the maximum extent. The pressure of the gas 9 acting on the rings 10a, 10b normally acts in the annular gap 10f and exerts a force in the circumferential direction of the first ring 10b, which for an angle α = 0 could lead to lifting the first ring 10b from the second ring 10a. gas would act directly on subsurface 101, 10η, 10k, 10m. Such direct application of gas pressure to the subsurface 10m, 10k of the second ring 10b would result in a relatively rapid wear of the second ring 10b. To avoid this phenomenon, the ring according to the invention is made in such a way that the second ring 10b is not lifted from the first ring 10a. According to FIG. 4, the piston ring 10 is pressed in

-7axiálnom smere proti komorovému krúžku 8 pôsobením plynu 9a a v radiálnom smere proti stene valca 1 pôsobením plynu 9b. Prvý krúžok 10a, vystavený tomuto tlaku, vyvíja zodpovedajúce sily na druhý krúžok 10b. V dôsledku kužeľového vyhotovenia podpovrchov 101, 10k sily, ktoré pôsobia v dôsledku tlaku plynu, spôsobujú zvýšené vzájomné zaklinovanie oboch krúžkov 10a, 10b, takže podpovrchy 10k, 101, 10n, 10m sú tlačené k sebe silnejšie. Priamemu pôsobeniu tlaku plynu na podpovrchy lOk, 101, 10n, 10m sa týmto zabráni, čo vedie k nízkemu opotrebeniu prvého krúžku 10b a k rovnomernému opotrebúvaniu oboch krúžkov 10a, 10b, najmä podpovrchov 10c, 10d, a teda k dlhej životnosti piestneho krúžka 10.- axially against the chamber ring 8 by gas 9a and radially against the wall of cylinder 1 by gas 9b. The first ring 10a subjected to this pressure exerts corresponding forces on the second ring 10b. Due to the conical design of the subsurfaces 101, 10k, the forces exerted by the gas pressure cause increased interlocking of the two rings 10a, 10b, so that the subsurfaces 10k, 101, 10n, 10m are pushed together stronger. The direct application of gas pressure to the subsurfaces 10k, 101, 10n, 10m is thereby prevented, resulting in low wear of the first ring 10b and even wear of both rings 10a, 10b, in particular subsurfaces 10c, 10d, and thus a long service life of the piston ring 10.

Existuje veľké množstvo možnosti konštrukcie podpovrchov 10k, 101, 10n, 10m takým spôsobom, aby dochádzalo k vzájomnému zaklinovaniu krúžkov 10a, 10b, priložených k sebe a zaťažených tlakom plynu, s výsledkom, že podpovrchy 10k, 101, 10n, 10m sú vo vzájomnom styku naviac tlačené k sebe. Obr. 6a, 6b znázorňujú rez prvým krúžkom 10a, ako aj krúžkom 10b ďalšieho príkladného uskutočnenia. Tu sú dva podpovrchy 10m, 10n vyhotovené tak, aby prebiehali valcovo, rovnobežne s osou C. Ďalšie podpovrchy 101, 10k sú vyhotovené tak, aby prebiehali v zakrivenom tvare takým spôsobom, že budú k sebe priliehať tvarovo lícujúcim spôsobom v zostavenom piestnom krúžku 10.There is a large number of possibilities for the construction of subsurface 10k, 101, 10n, 10m in such a way that the rings 10a, 10b, applied together and loaded with gas pressure, are interlocked, with the result that subsurface 10k, 101, 10n, 10m are in contact with each other extra pushed together. Fig. 6a, 6b show a cross-section of the first ring 10a as well as the ring 10b of another exemplary embodiment. Here, two subsurfaces 10m, 10n are designed to run cylindrically parallel to the C axis. The other subsurfaces 101, 10k are designed to run in a curved shape in such a manner that they fit together in a positive fit fashion in the assembled piston ring 10.

Vnútorný povrch 101, 10k má sklon v smere, prebiehajúcom radiálne k osi C, s uhlom medzi dotyčnicou k vnútornému povrchu 101, 10k a osou C okolo 90° v oblasti povrchu 10d, ktorý sa stáva stále ostrejším v smere ramena 10h, t.j. stáva sa uhlom, ktorý je menší než 90°.The inner surface 101, 10k has a slope in a direction extending radially to the C axis, with an angle between the tangent to the inner surface 101, 10k and the C axis about 90 ° in the area of the surface 10d becoming increasingly sharper in the direction of the arm 10h, i. becomes an angle less than 90 °.

Krúžky 10a, 10b sú vytvorené z plastu, konkrétne z plastu, ako je polytetrafluóretylén (PTFE), modifikovaného vysokoteplotného polyméru, ako je polyéteréter ketón (PEEK), polyéterketón (PEK), polyimid (PI), polyfenylénsulfid (PPS), polybenzimidazol (PBI), polyamidimid (PAI), alebo z modifikovanej epoxidovej živice. Vysokoteplotné polyméry sú plasty, ktoré nie sú schopné chodu nasucho v čistej forme, takže vyššie uvedené plasty sa obyčajne plnia prídavnými tuhými mastivami, ako je napr. uhlík, grafit, disulfid molybdénu alebo PTFE.The rings 10a, 10b are formed of plastic, particularly plastic, such as polytetrafluoroethylene (PTFE), a modified high temperature polymer such as polyetherether ketone (PEEK), polyetherketone (PEK), polyimide (PI), polyphenylene sulfide (PPS), polybenzimidazole (PB). ), polyamideimide (PAI), or a modified epoxy resin. High temperature polymers are plastics which are not dry-running in pure form, so that the above-mentioned plastics are usually filled with additional solid lubricants, such as e.g. carbon, graphite, molybdenum disulfide or PTFE.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS

1. Piestny krúžok (10) piestového kompresora s chodom nasucho, vy- zná č u j ú c i sa t ý m, že pozostáva z prvého a druhého prstencového telesa (10a, 10b) s krúžkovými medzerami (10e, 10f), pričom uvedené krúžky (10a, 10b) sú usporiadané navzájom sústredne vzhľadom na os (C), prvý krúžok (10a) má v podstate prierez tvaru L, s prvým ramenom (1 Oh), rozprestierajúcim sa v smere osi C, a s druhým ramenom (10g), rozprestierajúcim sa smerom von radiálne k osi C, prvé rameno (10h) má vnútorný povrch (10n) a druhé rameno (10g) má vnútorný povrch (101), pričom vnútorný povrch (101) druhého ramena (10g) je sklonený v radiálnom smere a povrchy (10m, 10k) druhého krúžku (10b), ktoré smerujú k prvému krúžku (10a), sú v styku s vnútornými povrchmi (10n, 101) prvého krúžku (10a) tvarovo lícujúcim spôsobom, a vnútorný povrch (101) prvého krúžku (10a) prebieha v radiálnom smere, pričom zviera ostrý uhol, t.j. uhol menší než 90°, s osou (C), a krúžky (10a, 10b) pozostávajú z materiálu zo skupiny:A piston ring (10) of a dry-running piston compressor, characterized in that it comprises first and second annular bodies (10a, 10b) with ring gaps (10e, 10f), said rings (10a, 10b) are arranged concentrically with respect to each other (C), the first ring (10a) has a substantially L-shaped cross section, with a first arm (10 Oh) extending in the direction of the C axis and a second arm (10g); extending outwardly radially to the C axis, the first arm (10h) has an inner surface (10n) and the second arm (10g) has an inner surface (101), the inner surface (101) of the second arm (10g) being inclined in a radial direction; the surfaces (10m, 10k) of the second ring (10b) facing the first ring (10a) are in contact with the inner surfaces (10n, 101) of the first ring (10a) in a mating fashion, and the inner surface (101) of the first ring (10a) 10a) extends in a radial direction, wherein the animal is at an acute angle, i Angle less than 90 °, with axis (C), and rings (10a, 10b) consisting of a material of the group:

polytetrafluóretylén (PTFE), modifikovaný vysokoteplotný polymér, ako je polyéteréterketón (PEEK), polyéterketón (PEK), polyimid (PI), polyfenylénsulfid (PPS), polybenzimidazol (PBI), polyamidimid (PAI) alebo modifikovaná epoxidová živica, s možnosťou, že tieto materiály obsahujú prídavné tuhé mastivá, ako je napr. uhlík, grafit, disulfid molybdénu alebo PTFE.polytetrafluoroethylene (PTFE), a modified high temperature polymer, such as polyetheretherketone (PEEK), polyetherketone (PEK), polyimide (PI), polyphenylene sulfide (PPS), polybenzimidazole (PBI), polyamideimide (PAI), or a modified epoxy resin, with the possibility that the materials comprise additional solid lubricants, such as e.g. carbon, graphite, molybdenum disulfide or PTFE.

2. Piestny krúžok, vyznačujúci sa tým, že pozostáva z prvého a druhého prstencového telesa (10a, 10b) s krúžkovými medzerami (10e, 10f), pričom každý z uvedených krúžkov (10a, 10b) má najmenej dva navzájom sa dotýkajúce podpovrchy (101, 10k; 10m, 10n), ktoré sú usporiadané navzájom sústredne vzhľadom na os (C), pričom dotýkajúce sa podpovrchy (101, 10k; 10m, 10n) sú usporiadané navzájom tvarovo lícujúco a podpovrchy (101, 10k; 10m, 10n) každého z krúžkov (10a, 10b) sa stretávajú pod ostrým uhlom, aby spôsobili zvýšenú vzájomnú súdržnosť krúžkov (10a, 10b) pri dotýkajúcich sa podpovrchoch (101, 10k; 10m, 10n) plynným prostredím v styku s piestnym krúžkom pod tlakom v priebehu prevádzkového stavu, a piestny krúžok (10) je skonštruovaný z plastu.Piston ring, characterized in that it comprises a first and a second annular body (10a, 10b) with annular gaps (10e, 10f), each of said rings (10a, 10b) having at least two intersecting surfaces (101) , 10k; 10m, 10n), which are arranged concentrically to each other relative to the axis (C), wherein the contacting subsurfaces (101, 10k; 10m, 10n) are arranged in a mating shape and subsurfaces (101, 10k; 10m, 10n) of each the rings (10a, 10b) meet at an acute angle to cause increased mutual coherence of the rings (10a, 10b) when the subsurface (101, 10k; 10m, 10n) is in contact with the gaseous environment in contact with the piston ring under pressure during operation , and the piston ring (10) is constructed of plastic.

3. Piestny krúžok podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že vnútorný povrch (101) prvého krúžku (10a) je vyhotovený ako kužeľovo prebiehajúci povrch.Piston ring according to claim 1 or 2, characterized in that the inner surface (101) of the first ring (10a) is designed as a conical running surface.

4. Piestny krúžok podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že vnútorný povrch (101) prvého krúžku (10a) je vyhotovený ako povrch, prebiehajúci zakrivené v radiálnom smere.Piston ring according to claim 1 or 2, characterized in that the inner surface (101) of the first ring (10a) is designed as a surface extending curved in a radial direction.

5. Piestny krúžok podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4,vyznačujúci sa t ý m, že druhý krúžok (10b) má časť (10k), vyčnievajúcu v radiálnom smere k osi (C), ktorá zaberá s krúžkovou medzerou (10e) prvého krúžku (10a), aby sa zabránilo vzájomnému otáčaniu oboch krúžkov (10a, 10b).Piston ring according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the second ring (10b) has a portion (10k) projecting in a radial direction to an axis (C) which engages the annular gap (10e) of the first ring. (10a) to prevent relative rotation of the two rings (10a, 10b).

6. Piestny krúžok podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1až5, vyznačujúci sa t ý m, že prvý krúžok (10a) piestneho krúžku (10) je usporiadaný v pieste (2) v smere k tlakovej strane.Piston ring according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the first ring (10a) of the piston ring (10) is arranged in the piston (2) in the direction of the pressure side.

7. Piestový kompresor s chodom nasucho s piestnym krúžkom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6.Dry-running piston compressor with piston ring according to any one of claims 1 to 6.