DE1019520B

DE1019520B - Sealing ring, especially a piston ring

Info

Publication number: DE1019520B
Application number: DEG19971A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wolfgang Glaser
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1956-06-28
Filing date: 1956-06-28
Publication date: 1957-11-14

Description

Gegenstand des Hauptpatentes 1001 068 ist ein Kolbenring, der aus einem im Querschnitt kreisrunden Rückenteil und einem sich, an diesen nach außen anschließenden Stegteil besteht, der in Richtung zum abzudichtenden Raum geneigt ist. Dieser Ring liegt mit seinem kreisrunden, Rückenteil in einer Nut, deren Grund im Querschnitt ebenfalls kreisrund ist, und bewirkt mit seinem Außenumfang die Dichtung gegen eine Zylinderfläche. Dieser Ring unterscheidet sich in seiner Wirkung von, den bekannten Kolben- und sonstigen Dichtungsringen dadurch,, daß seine Dichtungsfläche an. der Gegenfläche nicht ständig mit gleichbleibendem Druck anliegt, sondern gegen diese erst unter der Einwirkung des auf die eine Stirnseite des Stegteiles einwirkenden Druckes angestellt wird. Derartige Ringe haben den, Vorteil, daß die zwischen den Dichtungsflächen auf tretenden Reibungskräfte in der einen Bewegungsrichtung gering sind, während in der anderen. Richtung die Anlage zwischen den Dichtungsflächen durch den auf den Ring wirkenden Druck verstärkt und dadurch die Dichtwirkung wesentlich erhöht wird. Es wird also in der einen Bewegungsrichtung wesentlich an Energie gespart, während in der anderen Richtung die aufgewandte Energie durch Vermeidung von Verlusten besser ausgenutzt wird.The subject of the main patent 1001 068 is a piston ring, which consists of a circular cross-section Back part and a web part adjoining this outwardly, which is in the direction of is inclined towards the room to be sealed. This ring is with its circular, back part in one Groove, the base of which is also circular in cross-section, and its outer circumference creates the seal against a cylinder surface. This ring differs in its effect from the known ones Piston and other sealing rings thereby, that its sealing surface on. the opposite surface not constantly with constant pressure, but against this only under the action of the one end face of the web part acting pressure is employed. Such rings have the advantage that the Frictional forces occurring between the sealing surfaces in one direction of movement are low, while in the other. Direction of the contact between the sealing surfaces by acting on the ring Increased pressure and thereby the sealing effect is significantly increased. So it will be in the One direction of movement saves a lot of energy, while in the other direction the expended Energy is better utilized by avoiding losses.

Die Ringe nach dem Hauptpatent 1 001 068 bestehen aus einem einheitlichen, Werkstoff, der in bezug auf seine Härte und elastische Verformbarkeit dem jeweiligen. Verwendungszweck angepaßt ist. Zweck der vorliegen den Erfindung ist, einen. Ring der beschriebenen Art für möglichst vielfältige Verwendungszwecke verwendbar zu. machen,, und zwar auch für solche, für die der Ring nach dem Hauptpatent nicht ohne weiteres geeignet ist. Es kann sich nämlich als notwendig erweisen, eine gute Dichtwirkung auch gegenüber solchen Druckbeanspruchungen, zu erzeugen, die für die notwendige elastische Verformung eines aus einheitlichem Werkstoff bestehenden, Ringes nicht ausreichen. Dabei muß der Ring jedoch im ganzen, eine gewisse Formbeständigkeit besitzen, damit die Dichtflächen immer zwischen, parallelen Ebenen liegen, und ein Ausweichen von. Ringteilen aus diesem Bereich verhindert wird. Außerdem ist eine ausreichende Rückstellkraft erforderlich, damit der Ring nach Aufhören der Druckjelastung wieder in seine Ausgangsform zurückkehrt.The rings according to the main patent 1 001 068 consist of a uniform material, which in terms of its hardness and elastic deformability is the respective. Purpose is adapted. The purpose of the present invention is a. Ring of the type described can be used for the widest possible range of uses. make, even for those for whom the ring according to the main patent is not readily suitable. This is because it can prove necessary to produce a good sealing effect even against such compressive loads that are not sufficient for the necessary elastic deformation of a ring made of a uniform material. However, the ring as a whole must have a certain dimensional stability so that the sealing surfaces always lie between parallel planes and avoidance of. Ring parts from this area is prevented. In addition, a sufficient restoring force is required so that the ring returns to its original shape after the pressure load has ceased.

Um den Ring nach dem Hauptpatent 1 001 068 an lie verschiedensten Verwendungszwecke anzupassen, vird mit der Erfindung vorgeschlagen, ihn. aus zwei aiteinander verbundenen Teilen verschieden, harten Verkstoffs bestehen zu lassen. Dabei erfolgt vorzugsweise die Aufteilung des Ringes derart, daß der ärtere Werkstoff für die Formbeständigkeit des Dichtungsring, insbesondere KolbenringIn order to adapt the ring according to the main patent 1 001 068 to a wide variety of uses, v is proposed with the invention to him. from two connected parts different, hard To let the Verkstoffs exist. This is preferably done the division of the ring so that the older material for the dimensional stability of the Sealing ring, especially a piston ring

Zusatz zum Patent 1 001 068Addition to patent 1 001 068

Anmelder:Applicant:

Goetzewerke Friedrich Goetze
Aktiengesellschaft, Burscheid bei KölnGoetzewerke Friedrich Goetze
Aktiengesellschaft, Burscheid near Cologne

Dipl.-Ing. Wolfgang Glaser, Burscheid bei Köln,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Wolfgang Glaser, Burscheid near Cologne,
has been named as the inventor

Ringes sorgt, während der weichere Ringteil in erster Linie die Dichtwirkung übernimmt.Ring ensures, while the softer ring part primarily takes over the sealing effect.

Es sei hier erwähnt, daß aus verschieden, harten Werkstoffen bestehende, sogenannte Verbund-Kolbenringe an, sich bekannt sind. Dabei handelt es sich aber jeweils um Kolbenringe von, rechteckigem Querschnitt, deren gegenüber dem Grundwerkstoff mit einer Auflage aus anderem Werkstoff versehene Dichtungsflächen lediglich unter dem Radialdruck des Kolbenringes an der Zylinderwandung anliegen. Im Gegensatz dazu werden die Ringe gemäß der Erfindung hauptsächlich durch den ih-re schräg nach außen geneigten Stegteile beaufschlagenden. Gasdruck gegen die Zylinderwandung gepreßt, wobei die Ringe um ihre durch den Ringrücken, verlaufende Mittellinie elastisch tordiert werden.It should be mentioned here that so-called composite piston rings are made of different hard materials are known to each other. However, these are piston rings with a rectangular cross-section, which are provided with a layer made of a different material compared to the base material Sealing surfaces only rest against the cylinder wall under the radial pressure of the piston ring. in the In contrast to this, the rings according to the invention are mainly inclined outwardly through the ih-re inclined web parts acting on. Gas pressure pressed against the cylinder wall, with the rings around their center line running through the back of the ring are elastically twisted.

Eine sehr gute Dichtwirkung ergibt sich z. B., wenn der Steg eines in der Hauptsache aus härterem Werkstoff bestehenden Ringes einseitig, und. zwar vorzugsweise auf der höherem Druck ausgesetzten Seite mit einer sich bis in die Lauffläche! erstreckenden Schicht eines weicheren Werkstoffes belegt ist. Wegen ihrer hohen Anschmiegsamkeit bewirkt eine solche Schicht eine besonders intensive Abdichtung gegenüber der Gegenlauffläche' des Ringes. Diese Dichtwirkung läßt sich noch erhöhen, wenn man auch die andere Stegseite mit einer gleichen, Schicht weicheren Werkstoffs belegt. Diese beiden Schichten können auch untereinander zusammenhängen, so· daß auch der im Querschnitt kreisförmige Ringrücken mit einer weicheren Werkstoffschicht überzogen ist. Ein so ausgestalteter Ring kann einem auf ihn einwirkenden Druck besonders leicht nachgeben und, sich mit seinem Außenumfang an die zylindrische Gegenfläche dicht anlegen, ohne daß gleitende Reibung zwischen seinemA very good sealing effect results, for. B. if the web is mainly made of a harder material existing ring on one side, and. preferably on the side exposed to higher pressure one up in the tread! extending layer a softer material is occupied. Because of its high conformability, such a layer works a particularly intensive seal against the counter surface 'of the ring. This sealing effect leaves increase if the other side of the web is also covered with the same layer of softer material proven. These two layers can also be related to one another, so that the one in cross-section as well circular ring back is covered with a softer layer of material. One designed in this way The ring can give in to pressure acting on it particularly easily and, with its outer circumference to apply tightly to the cylindrical mating surface without sliding friction between his

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Rücken und der ihn aufnehmenden Kolbennut auftritt. Gleichzeitig wird neben, der erhöhten Nachgiebigkeit des Ringes auch die Abdichtung des Ringrückens gegen die Kolbennut besser als bei einem Ring, dessen Rücken aus hartem Werkstoff besteht. Eine weitere Steigerung der Nachgiebigkeit des Ringes ergibt sich, wenn man den Ring in der Hauptsache aus einem weicheren. Werkstoff bestehen läßt und zur Herbeiführung der notwendigen Formbeständigkeit den Stegteil mit einer Einlage aus härterem Werkstoff versieht, die zweckmäßig einen Teil der äußeren Umfangsfläche des Ringes bildet. In allen bisher behandelten Fällen kann es von Vorteil sein, daß die weichere Werkstoffschicht den Außenumfang des aus härterem Werkstoff bestehenden Ringteiles überragt. In diesem Falle ergibt sich eine besonders dichte Anlage der weicheren Ringteile mit der Gegenlauffläche. Back and the piston groove receiving it occurs. At the same time, besides, the increased compliance of the ring, the sealing of the ring back against the piston groove is better than with one Ring, the back of which is made of hard material. A further increase in the compliance of the The ring results when the ring is mainly made of a softer one. Material can exist and the web part with an insert made of harder material to achieve the necessary dimensional stability Provides material which expediently forms part of the outer peripheral surface of the ring. In all Cases treated so far, it can be of advantage that the softer material layer covers the outer circumference of the ring part made of harder material protrudes. In this case, there is a special one tight contact of the softer ring parts with the counter surface.

Besondere Verwendungszwecke für Dichtungsringe der hier bekannten Art können es erforderlich machen, die Gleiteigenschaften des Ringes entweder gegenüber der Gegenlauffläche oder auch gegenüber dem Grund der den Ring aufnehmenden, Nut, gegebenenfalls gegenüber beiden, zu erhöhen.. Für einen solchen Fall kann der Ring entweder an seiner Lauffläche oder an seinem Ringrücken, nötigenfalls auch an beiden., mit einer dünnen Schicht eines härteren Werkstoffs belegt sein.Special uses for sealing rings of the type known here may make it necessary the sliding properties of the ring either against the counter surface or against the base to increase the groove receiving the ring, possibly opposite both. For such a case the ring can either on its running surface or on its ring back, if necessary also on both., with be covered with a thin layer of a harder material.

Schließlich läßt sich auch noch die Verformbarkeit eines aus verhältnismäßig hartem Werkstoff bestehenden Ringes dadurch verbessern, daß der aus härterem Werkstoff bestehende Ringteil radial unterteilt ist. In diesem Falle braucht, um den Ringumfang mit der Gegenlauffläche zur Anlage zu bringen, der außenliegende Ringteil, insbesondere der Steg, im Werkstoff nicht so stark gedehnt zu werden, wie dies bei einteiligen Ringen der Fall ist. Druckverluste können gleichwohl nicht entstehen, weil die Teilungsfugen von einer in. sich zusammenhängenden Schicht weicheren Werkstoffs überdeckt sind.Finally, the deformability of a relatively hard material can also be deformed Improve the ring in that the ring part consisting of harder material is divided radially is. In this case, in order to bring the circumference of the ring with the counter surface to rest, the outer ring part, in particular the web, not to be stretched as much in the material as this is the case with one-piece rings. However, pressure losses cannot arise because the dividing joints are made up of a cohesive layer softer material are covered.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele für den den Gegenstand der Erfindung bildenden Dichtungsring dargestellt.In the drawing are some embodiments for the subject of the invention Sealing ring shown.

Fig. 1 zeigt einen Kolbenring mit im Querschnitt kreisförmigem Rückenteil 1 und einem Stegteil 2. Dieser Ring ist in die Nut 9 eines Kolbens 3 eingelegt, deren Grund kreisförmig gewölbt ist. Mit seinem Außenumfang dichtet er gegen die Innenwand eines Zylinders 4 ab. Der Stegteil 2 ist gegen die Richtung, die einer höheren. Druckbeanspruchung ausgesetzt ist, geneigt. Die der höheren Druckbeanspruchung entgegengerichtete Seite des Stegteils 2 ist mit einer Schicht 5 eines Werkstoffs belegt, der gegenüber dem Werkstoff von Ringrücken 1 und Stegteil 2 weicher ist.1 shows a piston ring with a back part 1 of circular cross-section and a web part 2. This ring is inserted into the groove 9 of a piston 3, the base of which is curved in a circular manner. With his It seals the outer circumference against the inner wall of a cylinder 4. The web part 2 is against the direction that of a higher one. Subjected to compressive stress, inclined. The opposite of the higher compressive stress Side of the web part 2 is covered with a layer 5 of a material that is opposite to the The material of the ring back 1 and web part 2 is softer.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind Ringrücken 1 und beide Seiten des Stegteils 2 mit einer zusammenhängenden Schicht 6 eines weicheren Werkstoffs belegt.In the embodiment of Fig. 2 are ring back 1 and both sides of the web part 2 with a coherent layer 6 of a softer material occupied.

Fig. 3 zeigt einen Ring, bei dem Ringrücken und Stegteil 10 aus einem weicheren Werkstoff bestehen und bei dem der Stegteil durch eine Einlage 12 aus härterem Werkstoff verstärkt ist.Fig. 3 shows a ring in which the ring back and web part 10 are made of a softer material and in which the web part is reinforced by an insert 12 made of a harder material.

Bei dem in. Fig. 4 dargestellten Dichtungsring ist sowohl die äußere Umfangsfläche als auch der Innenumfang, soweit er mit der Wand 11 der Nut 9 in Berührung kommt, mit einer Schicht belegt, die aus einem Werkstoff besteht, der härter ist als der Werkstoff, aus dem Ringrücken 1 und Stegteil 2 hergestellt sind. Die äußere Umfangsschicht ist mit 8, die innere Umfangsschicht mit 7 bezeichnet.In the case of the sealing ring shown in Fig. 4, both the outer circumferential surface and the inner circumference, as far as it comes into contact with the wall 11 of the groove 9, covered with a layer consisting of consists of a material that is harder than the material from which the ring back 1 and web part 2 are made are. The outer circumferential layer is designated by 8, the inner circumferential layer by 7.

Claims

Patent claims

1. Sealing ring, in particular a piston ring, with a back part that is circular in cross section and a web part adjoining this, inclined in the direction of the space to be sealed, its end face additionally against the cylinder wall due to the pressure of the agent to be sealed is pressed, according to patent 1 001 068, characterized in that the sealing ring in In a known manner from two interconnected parts of different hardness. A material consists.

. 2. Sealing ring according to claim 1, characterized in that the web of the harder Material of the existing ring on one side, preferably on the side exposed to higher pressure, is covered with a softer material layer extending into the running surface.

3. Sealing ring according to claim 1, characterized in that the web of the hardening Material existing ring on both sides with one extending into the running surface softer material layer is occupied.

4. Sealing ring according to claims 1 and 3, characterized in that both web sides and the circular cross-section back of the ring made of harder material with a contiguous softer material layer are covered.

5. Sealing ring according to claim 1, characterized in that in the web part of a softer Material existing ring an insert forming part of the outer peripheral surface made of harder material is inserted.

6. Sealing ring according to claims 1 to 5, characterized in that the softer material layer protrudes the outer circumference of the ring part made of harder material ül).

7. Sealing ring according to claim 1, characterized in that the running surface of the softer Material of the existing ring is covered with a layer of harder material.

8. Sealing ring according to claim 1 or 7, characterized in that the ring back of the softer material of the existing ring with a harder layer. Material is occupied.

9. Sealing ring according to claims 1 to 6, characterized in that the harder Material existing ring part is divided radially.

Considered publications:
U.S. Patents Nos. 2,589,107, 2,187,755,
313 395.

1 sheet of drawings