Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus dem Patent CH 439 897 ist ein mehrteiliger Dichtungsring bestehend aus drei Ringsegmenten bekannt. Die Stossstellen der Ringsegmente bilden einen in axialer Richtung verlaufenden, durchgängigen Spalt. Solche Dichtungsringe sind üblicherweise paarweise in einer Reihenschaltung hintereinander angeordnet und bilden derart eine sogenannte Packung, um die Gleitfläche eines abzudichtenden Körpers, beiεpielsweise einer Kolbenstange eines Kolbenkompressors abzudichten. Dieser bekannte Dichtungsring weist den Nachteil auf, dass zum Abdichten der durchgängigen Spalte jeweils in axialer Richtung paarweise zwei Dichtungsringe nebeneinander anzuordnen sind. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass ein paarweise angeordnetes Dichtungsringpaar eine relativ grosse Ausdehnung in axialer Richtung aufweist, was eine erhöhte Reibungswärme bewirkt. Diese Reibungswärme ist zudem schlecht abführbar, weil der Dichtungsring üblicherweise aus Kunststoff gefertigt ist und eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweist, was den Wärmetransport vom abzudichtenden Körper zu einer aussenliegenden Kühlvorrichtung behindert.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Dichtungsring vorzuschlagen, der diese Nachteile überwindet.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Dichtungsring gemäss den Merkmalen von Anspruch 1. Die Unteransprüche 2 - 10 beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Dichtungsrings.

Der erfindungsgemasse Dichtungsring besteht aus einem mehrteiligen Ring, der durch mindestens zwei Ringsegmente gebildet ist, wobei die Ringsegmente gegenseitige Stossstellen aufweisen, die in Umfangsrichtung des Dichtungsrings überlappend ausgestaltet sind.

Ein Vorteil des erfindungsgemässen Dichtungsrings ist darin zu sehen, dass benachbarte Ringsegmente jeweilε einen gegenseitig überlappenden Stoss aufweisen, so dass in einer vertikal zum Dichtungsring verlaufenden Richtung, beziehungsweise in einer zum abzudichtenden Körper axialen Richtung, zwischen den Ringsegmenten kein geradlinig durchgängiger Spalt vorhanden ist. Ein solcher Dichtungsring weist in der zum abzudichtenden Körper axialen Richtung eine ausgezeichnete Dichtheit auf. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Dichtungsrings wird aussen umlaufend um die Ringsegmente ein Deckring angeordnet, welcher die zwischen den Ringsegmenten in radialer Richtung verlaufenden Stossstellen aussen überdeckt und dadurch abdichtet. Der Deckring dient zudem zum gegenseitigen Stabilisieren der Ringsegmente. Vorteilhafterweise wird aussen auf dem Deckring aufliegend eine in Umfangsrichtung verlaufende Feder, wie z.B. eine

Schlauchfeder, angeordnet, um auf die Ringsegmente eine radial nach innen wirkende Kraft auszuüben. Der Deckring kann zudem ein mit einem der Ringsegmente

zusammenwirkendes Verbindungselement aufweisen, um ein Verdrehen des Deckrings gegenüber den einzelnen Ringsegmenten zu verhindern.

Ein Dichtungsring kann bezüglich einer abzudichtenden Stange derart ausgestaltet sein, dass die einzelnen

Ringsegmenten ein in Umfangsrichtung des Dichtungsringes verlaufendes, gegenseitiges Spiel aufweist. Der Dichtungsring erfährt während dem Einsatz auf der der Stange zugewandten Fläche einen fortschreitenden Verschleiss. Der erfindungsgemasse Dichtungsring weist den Vorteil auf, dass auf Grund des Spiels zwischen den einzelnen Ringsegmenten sowie der den Dichtungsring umspannenden Schlauchfeder die Ringsegmente ständig einer in radialer Richtung zur Stange hin wirkenden Kraft unterliegen, sodass während dem fortschreitenden

Verschleiss das Spiel zwischen den Ringsegmenten ständig verringert wird, wobei die Ringsegmente auf der Stange aufliegen und ihre Dichtfunktion bewahren. Zudem bleibt durch die überlappenden Stossstellen die Dichtfunktion des Dichtungsringeε in axialer Richtung erhalten.

Die sich überlappenden Abschnitte der Ringsegmente sind derart ausgestaltet, dass selbst wenn das Spiel von einem oder mehreren benachbarten Ringsegmenten zu Null wird, die restlichen benachbarten Ringsegmente immer noch Abschnitte mit überlappenden Stossstellen aufweisen.

Dadurch ist sichergestellt, dass in keiner Stellung der Ringsegmente an den Stossstellen eine Leckage in axialer Richtung auftritt.

Ein Dichtungsring umfassend mindestens zwei Ringsegmente sowie einen aussen umlaufenden Deckring weist den Vorteil auf, dass sich durch die Kombination von überlappendem Stoss und aussen umlaufendem Deckring eine sehr gute Dichtwirkung in axialer Richtung ergibt, sowie dasε zur

Dichtung in axialer Richtung nur ein einziger Dichtungsring erforderlich ist, so dass der Dichtungsring in axialer Richtung eine geringe Bauhöhe aufweist. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Dichtungsrings ist darin zu sehen, dass als Material für die

Ringsegmente auch ein relativ steifes Material verwendet werden kann, so dass als Material für die Ringsegmente auch einen Hochtemperatur-Polymer wie z. B. modifiziertes PEEK verwendbar ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgeεtaltung ist der erfindungsgemäεse Dichtungsring derart ausgeεtaltet, dass die gegenseitigen Ringsegmente kein gegenseitiges Spiel aufweisen, wobei der Durchmesεer der abzudichtenden Stange derart gewählt ist, dass sich zwischen dem Dichtungsring und der Stange eine Spaltringdichtung ergibt. Bei einem derart ausgestalteten Dichtungsring können die Ringsegmente auch aus einem keramischen Werkstoff bestehen, wobei der die Ringsegmente in Umfangεrichtung umεchliessende Deckring weiterhin aus einem Kunststoff besteht.

Ein weiterer Vorteil des Dichtungsringes ist darin zu sehen, dass durch seine Bauform eine Montage des Rings bei eingebauter Kolbenstange problemlos möglich ist.

Die folgenden Figuren beschreiben ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigen:

Fig. la eine Aufsicht eines mehrteiligen Dichtungsrings;

Fig. lb ein Schnitt entlang der Linie A-A gemäss Fig. la;

Fig. lc eine Seitenansicht einer Stossεtelle zwischen zwei Ringsegmenten;

Fig. ld einen umlaufenden Deckring in Aufsicht;

Fig. le eine Aufsicht auf ein Ringsegment des Dichtungεrings und

Fig. lf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines

Schnittes entlang der Linie A-A durch ein Ringεegment.

Fig. la zeigt einen Dichtungsring 1 ausgestaltet als mehrteiliger Ring mit drei Ringsegmenten la, lb, lc. Die einzelnen Ringsegmente la, lb, lc weisen gegenseitige Stossstellen auf, mit einem gegenseitigen, in Umfangsrichtung des Dichtungsrings 1 verlaufenden Spiel S. Die Segmente la, lb, lc weisen in Umfangsrichtung deε Dichtungsrings 1 verlaufende Abschnitte 2a, 2b auf, welche eine überlappende Stoεεεtelle auεbilden. Fig. lb zeigt einen Schnitt durch die Fig. la entlang der Linie A-A. Die Ringεegmente la, lc weisen eine gegen daε Zentrum Z des Dichtungsrings 1 hin orientierte Dichtungsfläche ld auf, welche auf dem abzudichtenden Fläche mit kreisförmigem Querschnitt, z. B. einer Kolbenstange, aufliegt oder unter geringem Abstand beabstandet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Ringεegmente la, lc im dargeεtellten Querεchnitt L- förmig ausgestaltet und weiεen eine rechteckige

Auεnehmung le auf. Diese Ausnehmung le dient zur Aufnahme eines in Fig. ld dargestellten Deckrings 3, welcher von seiner Dimension derart ausgestaltet ist, dass er einen Querschnitt entsprechend der Ausnehmung le aufweist, sodaεε der Deckring 3 in dieεe Auεnehmung le einfügbar ist. Der Deckring kann elaεtiεche, federnde Eigenεchaften aufweisen, und wird derart über den Dichtungsring 1

gelegt, dass er die einzelnen Ringsegmente la, lb, lc in der Ausnehmung le liegend in Umfangεrichtung umfaεεt. Der Deckring weist, wie in Fig. ld dargestellt, einen. Ausεchnitt 3a auf. Weiter kann der Deckring 3 von einer in Umfangsrichtung verlaufenden Schlauchfeder umgeben sein. Diese Feder bewirkt auf die Ringsegmente eine gegen das Zentrum Z hin wirkende Kraft. Die Ringsegmente la, lb, lc weisen in der Ausführungsform gemäss Fig. la in radialer Richtung verlaufende Stossstellen auf. Der Deckring 3 dichtet den zwischen den Segmenten in radialer Richtung verlaufende Spalt oder Stoss ab. Die Federkraft bewirkt, dass die Ringsegmente auf der Kolbenεtange aufliegen, sodass sich bei Abnutzung der Dichtungsfläche ld das Spiel S zwischen den einzelnen Ringsegmenten la, lb, lc verringert. Ein derartiger mit einem

Stoss-Spiel > 0 behafteter Dichtungsring wird auch als ein Reibring bezeichnet.

Solange der Dichtungεring 1 zwiεchen den Segmenten la, lb, lc ein Spiel S aufweiεt ist es möglich, dass das Spiel zwischen den einzelnen Segmenten la, lb, lc unterschiedlich breit sein kann. Im Extremfall weisen zwei Stoεεεtellen ein Stoεs-Spiel = 0 auf, sodass das Spiel S an der dritten Stossstelle sehr gross wird. Die in Umfangsrichtung des Dichtungsrings 1 verlaufenden Abschnitte 2a, 2b sind vorteilhafterweise derart ausgestaltet, dass sie sich selbst in dem genannten Extremfall gegenseitig überlappen und eine Dichtwirkung in axialer Richtung aufweiεen.

In Fig. lc ist eine Seitenansicht einer Stossstelle zwischen zwei Ringsegmente lb, lc mit in Umfangsrichtung des Dichtungsrings l verlaufenden Abschnitten 2a, 2b dargestellt. Die Spaltbreiten S, SI können die gleiche oder auch eine unterschiedliche Breite aufweisen. Die Ringsegmente lb, lc, weisen eine Ausnehmung le für einen Dichtungsring 3 auf. Fig. le zeigt ein einzelnes

Ringsegment la mit Ausnehmung le sowie den beiden Abschnitten 2a, 2b. Erfindungsweεentlich iεt der Aεpekt, dass sich die Stosεεtellen 2a, 2b von nebeneinander liegenden Ringsegmenten in Umfangsrichtung des Dichtungsrings 1 überlappen. Ansonst können die

Stossstellen 2a, 2b in einer Vielzahl von Möglichkeiten ausgeεtaltet εein um eine Dichtfunktion in axialer Richtung zu bewirken sowie ein Spiel S in Umfangsrichtung des Dichtungsrings 1 aufzuweisen. Ebenfallε kann die Auεnehmung le auf unterschiedlichste Weise ausgeεtaltet sein, um einen Deckring 3 aufzunehmen, oder um unmittelbar und ohne Deckring 3 eine Schlauchfeder aufzunehmen. Der Dichtungsring 1 kann auch ohne Ausnehmung le ausgestaltet sein, bestehend wie in Fig. 1 dargeεtellt einzig auε drei oder mehreren Ringsegmenten la, lb, lc.

Fig. lf zeigt einen Schnitt durch ein Ringεegment z. B. entlang der Linie A-A gemäεε Fig. la mit einer weiteren Geεtaltungεmöglichkeit deε Querεchnittes. Das Ringsegment la weiεt eine zu einer Gleitfläche 4, auεgeführt als Kolbenstange, hin orientierte Fläche lf auf. Diese Fläche lf weist in axialer Richtung eine Höhe H auf und ist über einen Teil ld zylindrisch verlaufend ausgestaltet, um eine Dichtfläche ld zu bilden und über einen weiteren Teil lh sich erweiternd ausgestaltet. Die sich erweiternde Fläche lg kann z. B. konisch ausgeεtaltet εein. Der erfindungsgemäsεe Dichtungεring 1 weist eine ausgezeichnete Dichtwirkung auf, da sowohl in axialer wie auch in radialer Richtung eine Durchströmung verhindert wird. Somit entweichen Gasanteile vorwiegend zwischen der Dichtfläche ld und der Gleitfläche 4, waε den Vorteil aufweist, dass der Dichtungsring 1 leicht von der Gleitfläche 4 abgehoben wird, und somit die Reibung reduziert wird. Die sich erweiternde Fläche lg bewirkt, dass die Gasanteile ungehindert in Richtung der

reduzierten Dichtfläche ld gemäss Fig. lf strömen, wobei die Gasanteilte εowohl auf die Fläche lg als auch auf die Fläche ld eine in radialer Richtung nach aussen wirkende Kraft auf den Dichtungsring 1 ausüben. Somit wird die Leckage zwischen der Dichtfläche ld und der Gleitfläche 4 einer Kolbenstange begünstigt, wodurch die Gaslagerung des Dichtelementes verbesεert wird.

Die Ringsegmente la, lb, lc lassen sich aus unterschiedlichen Materialien herstellen, insbesondere aus Kunεtεtoffen wie Polytetrafluorethylen (PTFE) , einem modifizierten Hochtemperatur-Polymer wie Polyetheretherketon (PEEK) , Polyetherketon (PEK) , Polyimid (PI) , Polyphenylenεulfid (PPS) , Polybenzimidazol (PBI) , Polyamidimid (PAI) oder einem modifizierten Epoxidharz. Die Hochtemperatur-Polymere εind Kunststoffe, die in reiner Form nicht trockenlauffähig εind, sodass zusätzliche FestεchmierStoffe wie z.B. Kohle, Graphit, Molybdändisulfid oder PTFE notwendig sind.

In einer weiteren Ausführungsform wird, ausgehend von einem vorgegebenen Durchmesser einer Kolbenstange, der Dichtungsring derart ausgeεtaltet, daεs die einzelnen Segmente ohne ein Spiel S, d.h. mit einem Stoss-Spiel = 0 die Kolbenstange umschlieεsen. Eine solche Abdichtung wird als eine Spaltringdichtung bezeichnet. In einer derartigen Ausführungsform können die Ringsegmente auch aus einem keramischen Material gefertigt sein, wobei der die Segmente umschliessende Deckring weiterhin aus Kunststoff besteht. Eine optimale Dichtwirkung eines Dichtungsrings 1 wird erreicht bei einem gerade geschlossenen Stoss, das heisst bei einem Stoss-Spiel = 0. In dieser Situation besteht kein Anpresεdruck der Segmente auf die Kolbenstange, sodasε keine Reibleiεtung entεteht. Zudem ist die Leckage minimal, da keine Spalte geöffnet sind. Mit Ringsegmenten aus keramischem Material

lässt sich dieser Zustand über lange Zeit erhalten, da eine allfällige Berührung mit der Kolbenstange nicht zu einem Verschleiss führt. Die Segmente sind zudem formstabil, sodaεε die Segmente unter dem anliegenden Differenzdruck nicht verformt werden. Dabei iεt zu berücksichtigen, daεε keine nennenεwert hohen Flächenpreεsungen oder längere Kontakte zwischen dem Segment und der Kolbenstange erfolgen. Bei einem Stosε- Spiel = 0 sind die radialen und axialen Stösse zwischen den Segmenten sehr dicht, sodass die Leckage zwischen der Dichtfläche ld und der Gleitfläche 4 der Kolbenstange erfolgt, und sich somit eine Gaslagerung ausbildet. In einer vorteilhaften Ausführungεform weist das keramische Segment einen Querschnitt wie in Fig. lf dargestellt auf. Die reduzierte Dichtfläche ld sowie die sich erweiternde Fläche lg unterstützen die eine Gaslagerung bewirkende Leckage.