DE102004011410B4 - Kolbenstangendichtung - Google Patents

Abstract

Kolbenstangendichtung (01) zur Abdichtung einer oszillierenden Kolbenstange (05) einer Kolbenmaschine, insbesondere eines Kolbenkompressors, einer Plungerpumpe oder eines Verbrennungsmotors, mit zwischen der Kolbenstange (05) und einer Lauffläche im Dichtungsgehäuse (08) angeordneten Dichtelementen (04), dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (04) auf dem Außenumfang der Kolbenstange (05) montiert sind und an der Lauffläche (16) im Dichtungsgehäuse (08), oder an der Lauffläche (16) einer im Dichtungsgehäuse (08) befindlichen Laufbuchse (18) zur Abdichtung gebracht werden, wobei die Lauffläche (16) zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit oberflächenbehandelt sein kann.

Description

• In Kolbenkompressoren werden Kolbenstangendichtungen zur Abdichtung des Prozessgases zur Atmosphäre eingesetzt.
• Hauptbestandteile einer konventionellen Kolbenstangendichtung sind einzelne Kammern, die die Dichtelemente aufnehmen. Die Gasabdichtung erfolgt über die Dichtringe auf der Kolbenstange. Dabei entsteht eine Reibung, die zu einem unerwünschten Temperaturanstieg führt und die Lebensdauer der Dichtringe erheblich beeinträchtigt. Um dies zu umgehen, gibt es die Möglichkeit einer Flüssigkeitskühlung des Dichtungsgehäuses. Da die einzelnen Kammern der Kolbenstangendichtung zueinander abgedichtet sind, können Störungen durch gealterte Abdichtungen dazu führen, dass Kühlmittel in den Prozess gelangt.
• Aus EP 1 146 263 A2 ist bekannt, dass die Reibungswärme ohne Flüssigkeitskühlung über eine Wärmeübertragungshülse am Außenumfang des Dichtungsgehäuses abgeführt wird.
• Nachteilig ist aber weiterhin die Reibung der Dichtringe an der Kolbenstange, wo keine Kühlung erfolgen kann.
• Zum Stand der Technik ist beispielhaft die Druckschrift CH 570 570 anzuführen, wobei hinsichtlich der Druckschrift eine Stangendichtung 2 zwar durch die Dichtungsringe 21 und 27 als Nebendichtungen statisch gegen die Büchse 6 als Dichtungsgehäuse zur Abdichtung gebracht werden, aber die Dichtungsringe 15 und 26 weiterhin auf der Kolbenstange dichten, nicht aber wie nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 die Dichtelemente 04 nicht an der Kolbenstange 05, sondern im Dichtungsgehäuse 08 dynamisch zur Abdichtung gebracht werden. Daher sind die Merkmale aus dem Anspruch 1 gegenüber dem Stand der Technik als neu zu bezeichnen.
• Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Kühlung an den Dichtelementen zu schaffen, so dass die zuvor erwähnten Nachteile vermieden werden.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen aus den Patentansprüchen 1 bis 7 gelöst.
• Die Erfindung betrifft eine Kolbenstangendichtung (01), wobei die Dichtelemente (04) aber nicht auf der Kolbenstange (05) dichten, sondern an der Lauffläche (16) im Dichtungsgehäuse (08), oder der Laufbuchse (18) Vorteilhaft ist im Gegensatz zu EP 1 146 263 A2 , dass die Reibungswärme über eine Gas- oder Flüssigkeitskühlung direkt an der Lauffläche (16) zu den Dichtelementen (04) aufgenommen werden kann.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles anhand der beigefügten Zeichnungen.
• Dabei zeigt:
• I einen Schnitt der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einer Laufbuchse
• II einen Schnitt der erfindungsgemäßen Einrichtung ohne Laufbuchse
• Hierbei handelt es sich um eine neuartige Dichtung (01), wobei die Dichtelemente (04) nicht wie bei konventionellen Kolbenstangendichtungen im Dichtungsgehäuse (08), sondern auf einem Dichtringträger (02) fixiert sind. Dieser wiederum ist auf der Kolbenstange (05) montiert, so dass die Dichtelemente (04) wie bei einem Kolben (13) am Außenumfang abdichten.
• Auf der Kolbenstange (05) wird der Dichtelementträger (02) zwischen der Abstandshülse (10), und der Wellenschutzhülse (03) in einer dem Kolbenhub entsprechenden Position fixiert.
• Die Wellenschutzhülse (03) verhindert einen Verschleiß durch die Atmosphärendichtung (17) an der Kolbenstange (05). Vorteilhaft hierbei ist, dass die Kolbenstange (05) nicht einer Oberflächenbeschichtung unterzogen werden muss, da die Wellenschutzhülse (03) nach Bedarf ausgetauscht werden kann.
• Das Dichtungsgehäuse (08) kann die Laufbuchse (18) aufnehmen, die entsprechend der Materialauswahl für die Dichtelemente (04) beschichtet sein kann. Da das Dichtungsgehäuse (08) nicht aus mehreren Kammern besteht, kann eine Kühlung durch das Prozessgas oder durch andere geeignete Kühlmittel problemlos erfolgen. Nebendichtungen wie z.B. O-Ringe werden zum Abdichten der Wellenschutz- (03), und Abstandshülse (10) sowie der Laufbuchse (18) eingesetzt.
• Da durch natürliche Leckagen der Dichtelemente (04) Prozessgas zur Atmosphärendichtung (17) gelangt und durch die Rückseite des Dichtringträgers (02) komprimiert werden kann, ist ein Ausgleich zur Entspannung des Gases über Anschluss (14) auf ein anders Druckniveau vorgesehen. Dies kann durch ein Ausgleichsvolumen mit entsprechender Niveauabsenkung oder durch einen Gasabzug (14) auf ein anderes Druckniveau erfolgen. Bei Verdichtern, bei denen das Leckagegas direkt zur Atmosphäre entspannt werden darf, kann auf eine Atmosphärendichtung (17) verzichtet werden.
• Aus I und II

01

Kolbenstangendichtung

02

Dichtelementträger

03

Wellenschutzhülse

04

Dichtelemente

05

Kolbenstange

06

Wellenverbindung

07

Dichtringpaar

08

Dichtungsgehäuse

09

Kühlkammer

10

Abstandshülse

11

Kompressorgehäuse

12

Zylinderlaufbuchse

13

Kolben

14

Gasanschluss

15

Kühlanschluss

16

Lauffläche

17

Atmosphärendichtung

18

Laufbuchse

Claims (7)

1. Kolbenstangendichtung (01) zur Abdichtung einer oszillierenden Kolbenstange (05) einer Kolbenmaschine, insbesondere eines Kolbenkompressors, einer Plungerpumpe oder eines Verbrennungsmotors, mit zwischen der Kolbenstange (05) und einer Lauffläche im Dichtungsgehäuse (08) angeordneten Dichtelementen (04), dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (04) auf dem Außenumfang der Kolbenstange (05) montiert sind und an der Lauffläche (16) im Dichtungsgehäuse (08), oder an der Lauffläche (16) einer im Dichtungsgehäuse (08) befindlichen Laufbuchse (18) zur Abdichtung gebracht werden, wobei die Lauffläche (16) zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit oberflächenbehandelt sein kann.
2. Kolbenstangendichtung (01) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtelementträger (02) zur Aufnahme von wenigstens einem Dichtelement (04) auf der Kolbenstange (05) axial zwischen einer auf der Kolbenstange (05) montierten Abstandshülse (10) und einer Wellenschutzhülse (03) fixiert ist.
3. Kolbenstangendichtung (01) zur Kühlung der Dichtelemente (04) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (16) durch eine Kühlkammer (09) mit dem zu fördernden Gas oder durch ein anderes, geeignetes Fluid gekühlt wird.
4. Kolbenstangendichtung (01) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtelement (04) aus wenigstens einem Dichtring besteht, der ein- und/oder mehrteilig sein kann.
5. Kolbenstangendichtung (01) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Atmosphärendichtung (17) wenigstens ein Dichtringpaar (07) enthält, wobei die Atmosphärendichtung (17) ein- und/oder mehrteilig konstruiert ist, damit diese ohne Entfernen der Kolbenstange (05) gewechselt werden kann.
6. Kolbenstangendichtung (01) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, das die Wellenschutzhülse (03) auswechselbar ist, und oberflächenbehandelt sein kann.
7. Einrichtung zum Abzug des Leckgases einer Kolbenstangendichtung (01) nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Atmosphärendichtung (17) und dem äußeren Dichtelement (04) ein Gasabzug (14) vorhanden ist.