Dichtungsvorrichtung, bestehend aus einer oder mehreren Dichtungseinheiten für Kolbenstangen von Kolbenmaschinen Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung, bestehend aus einer oder mehreren Dichtungseinheiten für Kolbenstangen von Kolbenmaschinen.
Bei derartigen Dichtungen für Zylinder mittleren und niederen Drucks bzw. für eine die Kolbenstange von Hochdruckkolbenmaschinen ringförmig umge bende Kühlölkammer ist es erforderlich, den Zylinder mittleren oder niederen Drucks gegen die Umgebung entweder gegen Atmosphärendruck oder gegen einen Sperrmitteldruck - bzw. die Kühlölkammer der Hoch druckkolbenmaschine einerseits gegen die Leckgasse der den Zylinder abdichtenden Hochdruck-Kolbenstan- gendichtung und andererseits gegen Luft von atmo sphärischem Luftdruck oder Spülgas mit geringem Überdruck abzudichten.
Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse Dreifach-Metalldichtringe, vornehmlich aus Weissme- tall oder ähnlichen weichen Legierungen ztt verwenden (deutsche Patentschrift Nr. 502 578). Solche Lösungen. haben sich jedoch als nicht ausreichend dicht herausge stellt, weil erstens bei kleinen Differenzdrücken eine lange Einlaufzeit erforderlich ist und zweitens die gros sen Massen der Metalldichtung bei den unvermeid lichen Radialbewegungen der Kolbenstange zu dieser Relativbewegungen ausführen.
Dabei werden mangels ausreichender elastischer Rückfederung des Dichtungs- Werkstoffbereiches an der Kolbenstange Spalte gebil det, die als Undichtigkeit in Erscheinung treten.
Weiterhin werden Dichtungen angewendet, die be vorzugt aus ölf sten Gummisorten oder Kunststoffen in Manschettenform bestehen (Handbuch Dichtele mente Bd.II der Firma Asbest- und Gummiwerke Martin Merkel KG, 2102 Hamburg-Wilhelmsburg, Seite<B>187</B> und 188). Diese Dichtungen vermögen zwar ohne nennenswerte Einlaufzeit abzudichten, sie werden aber durch die unvermeidlichen Radialbewegungen der Kolbenstange an den weichen Dichtlippen stark ver formt. Aus diesem Grunde haben diese Dichtungen keine lange Lebensdauer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung zu schaffen, die bei kleiner Masse ohne nen nenswerte Einlaufzeit und ohne stark wechselnd ver formte Bereiche eine sichere Abdichtung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch ge löst, dass eine Dichtungseinheit aus einer aus einem Nutring und einem Gummistützring oder aus einem Stützring, Dachmanschetten und einem Druckring oder aus Weichpackungsringen gebildeten Dichtungen ge drungenen Querschnittes aus weichen Werkstoffen, aus die Dichtung umschliessenden geschlossenen Ringen aus Metall, aus diese Dichtungseinheitsteile gegen die Kolbenstange abschliessenden beiden Gehäusen und aus einem eine Kreisringfläche des Gehäuseteils ab dichtenden Rundschnurring besteht.
Um einen unvermeidlichen Verschleiss der Dich tung durch Nachstellen derselben ausgleichen zu kön nen, sind nach einer weiteren Ausbildung der Erfin dung Druckschrauben in einem der beiden Gehäuse teile vorgesehen, die den nur mit einer Kreisringfläche gegen die Dichtung weisenden Ring axial verschieben können.
In einer anderen Ausführungsform ist die Mög lichkeit der Dichtungsnachstellung dadurch gegeben, dass ein verstellbarer Ring mit Aussengewinde in dem den zylindrischen Aussenmantel der Dichtung umge benden Gehäuseteil mit Innengewinde vorhanden ist, wobei die axial nach innen gerichtete kreisförmige Stirnwand des verstellbaren Rings gegen den Ring weist, der mit seiner Stirnwand gegen die Dichtung ge richtet ist.
Wieder in einer anderen Ausführungsform wird eine automatische Nachstellbarkeit der Dichtung dadurch ermöglicht, dass beispielsweise Schraubenfe dern in dem einen oder anderen Gehäuseteil unterge bracht sind und mit ihren freien Enden ständig in axia ler Richtung den gegen die Dichtung beweglichen und sie nur mit einer Kreisringfläche berührenden Ring un ter Druckspannung halten.
Sollte es für den die Dichtung mit seiner zylindri schen Innenmantelfläche und einer Kreisringfläche ein- schliessenden Ring aus fertigungstechnischen Gründen oder aus Gründen der Stoffauswahl für den Ringteil, der nur eine Kreisringfläche der Dichtung berührt, ge raten sein, ihn geteilt auszuführen, so besteht nach einer ferneren Ausbildung der Erfindung dieser ge schlossene Ring aus zwei Ringteilen.
Einer baldigen Spaltbildung zwischen der Kolben stange und der Dichtung zufolge der unvermeidlichen Radialbewegungen der Kolbenstange wird ausserdem dadurch entgegengewirkt, dass zwischen dem Aussen durchmesser des hohlzylinderförmigen geschlossenen Ringes, bzw. Ringteiles und dem Innendurchmesser des radial nach aussen befindlichen Gehäuseteiles ein oder mehrere Rundschnurringe oder bzw. und ein oder mehrere Ringe anderen geeigneten Profils aus weichem Werkstoff angeordnet sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnittausschnitt durch eine Kof- benstangendichtung für eine Kühlölkammer, Fig.2 eine Abwandlung der Dichtungseinheit laut Fig. 1, Fig.3 eine Abwandlung von Einzelheiten der Fig. 2, Fig.4 eine weitere Abwandlung von Einzelheiten der Fig. 2,
Fig. 5 eine dritte Abwandlung von Einzelheiten der Fig. 2, Fig.6 eine Abwandlung eines Einzelteiles der Fig. 2 und Fig.7 ein Ausführungsbeispiel einer Kolbenstan- Gendichtung mit einem Teil zur Dämpfung der radialen Dichtungsbewegungen. Die Kolbenstange 1 macht axial hin- und herge hende Bewegungen in Richtung des Doppelpfeils A. Durch das Spiel in den Führungen, durch den Ge wichtsdurchgang bei waagerechter Anordnung und durch unvermeidliche kleine Exzentrizitäten der Axial kräfte ergeben sich ausserdem unvermeidliche kleine Radialbewegungen in Richtung des Doppelpfeils R.
Raum 2 sei eine Kammer höheren, Raum 3 eine nied rigeren Drucks. Die Gehäuseteile 4 und 5 bilden die Begrenzung einer Dichtungseinheit und umschliessen die eigentliche Dichtung 6, die in der Fig. 1 aus einem Nutring 6a aus einer Kunststofflegierung und aus einem Gummistützring 6b, in der Fig.2 aus einem Stützring 6c, Dachmanschetten 6d und einem Druck ring 6e und in der Fig. 4 aus Weichpackungsringen 6f aus Zopfmaterial mit schrägem oder geradem Stoss be stehen.
Um eine Radialbeweglichkeit der Dichtung 6 ohne nennenswerte unterschiedliche Verformung der selben auf dem Umfang der Kolbenstange 1 zu ge währleisten, ist in Fig. 1 der geschlossene Ring 7 und in den Fig. 2 und 4 bis 7 der geschlossene Ring 8 aus Metall oder einem anderen festen Werkstoff angeord net. Zur Abdichtung der radialen Nebendichtfläche zwischen dem Gehäuseteil 5 und dem Nutring 6a in Fig. 1 ist im Gehäuseteil 5 ein Rundschnur-Ring 13 vorgesehen.
Zwecks Abdichtung der radialen Neben dichtfläche zwischen dem Ring 8 und dem Gehäuseteil 4 in Fig.2 und 4 bzw. dem Gehäuseteil 5 in Fig.5 dient ein in einer Nut des Ringes 8 befindlicher Rund schnur-Ring 14. Da der Ring 8 gleichzeitig als Grund ring zur Aufnahme der Dichtungen 6 aus weichen Werkstoffen dient, muss er bis ziemlich dicht an die Kolbenstangen-Oberfläche herangezogen werden. Um eventuelle Berührungen mit der Kolbenstange 1 zulas sen zu können, ist der Ring 8 aus einem geeigneten Werkstoff zu fertigen.
In Fig. 6 ist gezeigt, wie der Ring 8 aus zwei Ring teilen 8a und 86 zusammengesetzt werden kann, wenn dies aus Fertigungsgründen oder aus Gründen der Werkstoffauswahl für den Bereich des Ringteils 8b günstiger ist. In Fig. 2 ist dargestellt, wie mit Hilfe des axial verschiebbaren Ringes 9 und der Druckschrauben 10, die durch Kontermuttern 10a gegen Verdrehen ge sichert sind, eine von Hand betätigte Nachstellvorrich tung zum Ausgleich des unvermeidlichen Verschleisses von Dichtungswerkstoffen und gegebenenfalls der Kol benstange 1 vorgesehen werden kann. Eine andere Nachstellvorrichtung ist in Fig.3 angegeben.
Hier er möglicht der verstellbare Ring 11 mit Aussengewinde - im Gehäuseteil 5 drehbar angeordnet, mit einem axialen Absatz 1 l a zur Druckübertragung auf den Ring 9 und mit Ausnehmungen 11b zum Eingreifen von Werkzeugen für das Verdrehen des vorstellbaren Ringes 11 versohen - die Nachstellung der Dichtung 6.
In den Fig.4 und 5 sind Beispiele von automati schen Nachstellvorrichtungen für die Dichtung 6 ge zeigt, wobei die Schraubenfedern 12 - entweder im Gehäuseteil 5 (Fig.4) oder im Gehäuseteil 4 (Fig.5) geführt - ständig den Ring 9 unter Druckspannung ge gen die Dichtung 6 halten. Anstelle der Schraubenfe dern 12 können andere Federelemente geeigneter Federcharakteristik - Biegefedern, Wellfedern, Profil ringe aus weichem elastischem Material, z. B. Rund schnur-Ringe - verwendet werden.
In Fig.7 ist der Rundschnur-Ring 15 gezeigt, der in einer Ringnut 16 des Gehäuseteils 5 gelagert ist und bei geeigneter Aus legung eine ausreichende Radialbewegung der Dich tung 6 mit den geschlossenen Ringen 7, 8 gegenüber dem Gehäuseteil 5 zulässt, ohne dass eine Spaltbildung bei den unvermeidlichen Radialbewegungen der Kol benstange 1 zwischen dieser und der Dichtung 6 auf tritt. Anstelle des einen Rundschnur-Ringes 15 können auch mehrere Ringe gleichen Profils oder bzw. und ein oder mehrere Ringe anderen geeigneten Profils ver wendet werden.
Um die bei den Radialbewegungen der Kolbenstange 1 bewegten Massen bei möglichst gros- ser Formfestigkeit klein halten zu können, wird bei Verwendung des geschlossenen Ringes 8 der Rund schnur-Ring 15 am besten in die umlaufende Ringnut 16 des Gehäuseteils 5 eingelegt.
Wird jedoch der Ring 7 nach Fig. 1 verwendet, so kann es günstiger sein, den Rundschnur-Ring 15 zwischen zwei, auf der Aussenzy- lindermantelfläche des Ringes 7 befindliche Ringrippen einzulegen, wenn damit eine erhebliche Vergrösserung der Formsteifigkeit des Ringes 7 ohne nennenswerte Vergrösserung der bewegten Massen erreicht wird.
Die mit der beschriebenen Dichtungsvorrichtung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die in allen Querschnitten fest ausgelegte eigentliche Dich tung 6 die ihr von der Kolbenstange aufgegebenen Radialkräfte durch Druckkräfte auf den geschlossenen Ring 7, 8, 8a aus Metall oder einem anderen festen Werkstoff leicht übertragen und somit durch diesen Ring 7, 8, 8a die Dichtung 6 der Radialbewegung der Kolbenstange 1 in allen Querschnitten genügend schnell folgen kann, wodurch die Beanspruchung der Dichtung und damit die Spaltbildung zwischen der Dichtung und der Kolbenstange auf ein Minimum ge- senkt werden. Darüber hinaus benötigen die verwende ten weichen Werkstoffe der Dichtung 6 keine nennens werte Einlaufzeit.
Bei Anwendung der von Hand betä tigten oder der automatischen Nachstellvorrichtung der Dichtung wird der unvermeidliche Verschleiss ausge glichen. Durch Anordnung geeigneter und richtig aus gelegter Rundschnur-Ringe 15 am Aussendurchmesser des geschlossenen Ringes 7, 8, 8a kann der Spaltbil dung ebenfalls entgegengewirkt werden, da durch diese hfassnahme die Radialschwingungen der Kolbenstange gedämpft werden.