DE102010033647A1

DE102010033647A1 - Vorrichtung zum Abdichten einer Stange gegenüber einem Medium und Verfahren zum Abdichten einer Stange gegenüber einem Medium

Info

Publication number: DE102010033647A1
Application number: DE102010033647A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Borchardt Thomas; Dr. Langela Marc; Dipl.-Ing. Huth Dietmar
Original assignee: STASSKOL GmbH
Current assignee: STASSKOL GmbH
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-08-07
Also published as: DE102010033647B4

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Abdichten einer Stange (34) gegenüber einem Medium vorgestellt, wobei die Vorrichtung eine die Stange (34) unter einem Anpressdruck vollständig umschließende, einteilige Dichtlippe (19) mit einer an der Innenseite der Dichtlippe (19) angeformten Dichtfläche (43) und eine der Dichtfläche (43) gegenüberliegende, an einem Außenumfangsbereich der Dichtlippe (19) vorhandene, sowie Relativbewegungen zwischen einem Druckring (21) und der Dichtlippe (19) ermöglichende Kontaktfläche (42) der Dichtlippe (19) mit kegelförmiger Ausrichtung aufweist, wobei ferner eine an einer korrespondierenden und komplementär zu der Kontaktfläche (42) der Dichtlippe (19) gestaltete Kontaktfläche (38) des Druckringes (21) vorhanden ist und die Vorrichtung über einen mit dem Druckring (21) zusammenwirkenden Kolben (22) verfügt. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Kolben (22) und der Druckring (21) eine durch ein Koppelelement (20) gebildete Wirkverbindung aufweisen, wobei koppelelementseitig eine potentielle Energie in Form zumindest einer Druckfeder (25) oder eines pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch erzeugbaren Druckes zur Einwirkung auf das Koppelelement (20) und/oder den Kolben (22) bereitgestellt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abdichten einer Stange (34) gegenüber einem Medium, mit einer derartigen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (34) in ihrem Betriebszustand eine rotierende oder oszillierende Bewegung vollzieht, bei der die Vorrichtung deaktiviert ist, wobei sich zur Aktivierung der Vorrichtung im Ruhezustand der Stange (34) die Kontaktfläche (38) des Druckrings (21) über die Kontaktfläche (42) der Dichtlippe (19) schiebt und so einen Anpressdruck der Dichtfläche (43) der Dichtlippe (19) auf die Stange (34) erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten einer Stange gegenüber einem Medium nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Abdichten einer Stange gegenüber einem Medium.
Die vorliegende Erfindung besteht aus einer Vorrichtung zum Abdichten einer Stange, sowohl im Stillstand, als auch in ihrem Betriebszustand, in dem sie in Bezug auf ihre Langsachse eine rotierende oder oszillierende Bewegung vollführt. Die Abdichtung bezweckt dabei die Vermeidung eines unerwünschten Durchtritts eines gasförmigen oder flüssigen Mediums entlang dieser Stange, also beispielsweise zwischen der Stange und einem Maschinengehäuse. Bei dem Medium handelt es sich insbesondere um so genannte Prozessgase (Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Methangas, CO₂, etc.), wobei es sich bei der abzudichtenden Stange beispielsweise um die Kolbenstange eines Kolbenkompressors handeln kann. Beim Kolbenkompressor wird das zu komprimierende Medium (Prozessgas) mittels einer so genannten Kolbenstangenpackung abgedichtet um einen Durchtritt des Gases vom Zylinder in das Kurbelgehäuse zu verhindern. Dabei werden mehrere, einzelne Kolbenstangendichtringe in axialer Richtung der Kolbenstange hintereinander angeordnet und bilden somit eine Kolbenstangenpackung. Die in der Kolbenstangenpackung enthaltenen Dichtelemente besitzen ein dynamisches Dichtverhalten, das heißt, die Dichtwirkung ist nur während des Betriebes, also bei oszillierender Kolbenstange und entsprechenden dynamischen Druckdifferenzen gegeben.
Sobald der Antrieb des Kompressors abgeschaltet und der Verdichtungsprozess unterbrochen wird, lässt die Wirkung der Dichtelemente nach und das Prozessgas kann in verstärktem Maße entlang der Kolbenstange durch die Kolbenstangenpackung entweichen.
Um im Stillstand des Kompressors ein ungewünschtes Entweichen von Prozessgasen zu verhindern, werden üblicherweise zusätzlich so genannte Stillstandsdichtungen verwendet. Bei einer Stillstandsdichtung wird eine die Kolbenstange umschließende Dichtlippe derart gegen die Kolbenstange gepresst (Aktivierung), dass auch im Stillstand kein Durchtritt des Prozessgases zwischen Dichtlippe und Kolbenstange erfolgen kann. Zusätzlich ist die Dichtlippe dabei noch gegenüber dem Gehäuse (der Kolbenstangenpackung) abgedichtet, so dass das Prozessgas innerhalb der Kolbenstangenpackung verbleibt.
In der US 4,469,017 A wird eine Vorrichtung zum Abdichten einer Stange gegenüber einem Medium beschrieben, wobei die Vorrichtung eine die Stange unter einem Anpressdruck vollständig umschließende, einteilige Dichtlippe mit einer an der Innenseite der Dichtlippe angeformten Dichtfläche und eine der Dichtfläche gegenüberliegende, an einem Außenumfangsbereich der Dichtlippe vorhandene, sowie Relativbewegungen zwischen einem Druckring und der Dichtlippe ermöglichende Kontaktfläche der Dichtlippe mit kegelförmiger Ausrichtung aufweist. Eine an einer komplementär zu der Kontaktfläche der Dichtlippe gestaltete Kontaktfläche des Druckringes korrespondiert dabei mit der Kontaktfläche der Dichtlippe. Die Vorrichtung verfügt ferner über einen mit dem Druckring zusammenwirkenden, durch die Kraft mindestens einer Druckfeder beaufschlagten Kolben, wobei diese Druckfeder eine potentielle Energie bereitstellt, die bei Bedarf in kinetische Energie zur Rückstellung des Kolbens gewandelt werden kann.
In der Praxis konnte festgestellt werden, dass bei einer derartigen Lösung der Druckring und die Dichtlippe bei hohen Prozessgasdrücken beziehungsweise Aktivierungsdrücken und/oder langer Aktivierungsdauer zum Verklemmen neigen. Der Druckring schiebt sich derart über die Dichtlippe, dass nach Abbau des Aktivierungsdruckes der Kolben zwar in seine ursprüngliche Position zurückfährt, der Druckring allerdings an der Dichtlippe verbleibt und diese weiter gegen die Kolbenstange presst. Beim Anfahren des Kompressors besteht die Gefahr der Zerstörung der Dichtlippe, da die auf die Kolbenstange gepresste Dichtlippe durch die Bewegung der Kolbenstange geschädigt werden kann. Bei dem Versuch einer erneuten Aktivierung der Stillstandsdichtung bei ruhendem Kompressor ist dann die Dichtigkeit des Systems nicht mehr gegeben. Damit ist nach dem aktuellen Stand der Technik ein Zurückziehen des Druckringes durch die Rückwärtsbewegung des Kolbens in den Ausgangszustand nicht sicher und dauerhaft gewährleistet.
Ein weiterer Nachteil der in der US 4,469,017 A beschriebenen Lösung besteht darin, dass im Falle eines Absenkens oder Anhebens der Stange ein Nachstellen des Systems auf die aktuelle Lage der Stange nicht möglich ist. Dadurch sind sowohl der Druckring, als auch die Dichtlippe nicht mehr mit der Kolbenstange zentriert. Die Aktivierung der Stillstandsdichtung erfolgt folglich in einem unsymmetrischen Zustand und die Dichtigkeit des Systems ist nicht mehr gegeben. Der Dichtring, der Druckring und auch der Kolben sind radial „gefangen” und können sich daher bei einer radialen Bewegung der Stange nicht nachstellen.
Nachteilig ist bei der Ausführung nach der US 4,469,017 A darüber hinaus auch die Gefahr, dass die Dichtlippe während des Betriebes in den Spalt zwischen dem Innendurchmesser des Gehäuses beziehungsweise der Kolbenstangenpackung und der Kolbenstange extrudiert. Häufig werden nämlich diese Dichtlippen aus Kunststoffen, beispielsweise gefüllten Polymeren, wie Polytetrafluorethylen (PTFE), hergestellt, in deren Matrix Füllstoffe wie amorpher Kohlenstoff, Grafit, Glasfasern, Metalle, Keramik oder Fettschmierstoffe eingebracht sind. Die gefüllten PTFE-Materialien weisen jedoch ein signifikantes Fließverhalten auf. In US 4,469,017 A besteht diese Gefahr der Extrusion, da die Gehäuseteile einen deutlichen radialen Abstand zur Kolbenstange besitzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Abdichten einer Stange gegenüber einem Medium bereitzustellen, die insbesondere ein Verklemmen von Dichtlippe und Druckring vermeidet und damit insgesamt eine verbesserte Abdichtung der Stange gegenüber dem Medium sowohl im statischen, als auch im dynamischen Betrieb ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den sich jeweils anschließenden Unteransprüchen angegeben.
Eine Vorrichtung zum Abdichten einer Stange gegenüber einem Medium, wobei die Vorrichtung eine die Stange unter einem Anpressdruck vollständig umschließende, einteilige Dichtlippe mit einer an der Innenseite der Dichtlippe angeformten Dichtfläche und eine der Dichtfläche gegenüberliegende, an einem Außenumfangsbereich der Dichtlippe vorhandene, sowie Relativbewegungen zwischen einem Druckring und der Dichtlippe ermöglichende Kontaktfläche der Dichtlippe mit kegelförmiger Ausrichtung aufweist, und wobei ferner eine an einer korrespondierenden und komplementär zu der Kontaktfläche der Dichtlippe gestaltete Kontaktfläche des Druckringes vorhanden ist und die Vorrichtung über einen mit dem Druckring zusammenwirkenden Kolben verfügt, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass der Kolben und der Druckring eine durch ein Koppelelement gebildete Wirkverbindung aufweisen, wobei koppelelementseitig eine potentielle Energie in Form zumindest einer Druckfeder oder eines pneumatischen, hydraulischen oder elektromagnetisch erzeugbaren Druckes zur Einwirkung auf das Koppelelement und/oder den Kolben bereitgestellt ist.
Mit der Erfindung können wirksam die Nachteile des Standes der Technik beseitigt werden. Insbesondere funktioniert die Vorrichtung sowohl als dynamische Dichtung, als auch als Stillstands- oder statische Dichtung.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Koppelelement ein Deckel ist, wobei gemäß einem vorteilhaften Vorschlag der Kolben der Vorrichtung durch den Aufbau eines Gasdrucks in einer Kavität in einer ersten Richtung bewegbar ist beziehungsweise der Kolben der Vorrichtung durch die Druckfeder oder den pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch erzeugbaren Druck ohne einen in der Kavität vorhandenen Gasdruck, entgegen der ersten Richtung, also in seinen Ausgangszustand zurück bewegbar ist.
Die erste Richtung wird dabei vorzugsweise durch die Hochdruckseite eines Kolbenkompressors definiert und die Stange ist beispielsweise eine Kolbenstange dieses Kolbenkompressors.
Besonders vorteilhafte Ausführungen der Kegelform der Kontaktfläche werden darin gesehen, dass die Dichtlippe einen Winkel α mit einem Wert zwischen 10° bis 80° zur Längserstreckung der Stange aufweist oder dass die Kegelform der Kontaktfläche der Dichtlippe einen Winkel α mit einem Wert zwischen 40° bis 50° zur Längserstreckung der Stange aufweist. Dabei sollte der Winkel α der Kontaktfläche der Dichtlippe den gleichen Betrag wie der Winkel α der korrespondierenden Kontaktfläche des Druckrings aufweisen.
Entsprechend weiterer Ausführungen der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, dass die Dichtlippe durch wenigstens einen Stützring in ihrer axialen Position auf der Stange fixiert ist und/oder der Betrag der axialen Bewegung des Druckrings identisch zu dem Betrag der axialen Bewegung des Kolbens ist, wodurch ein Verklemmen von Druckring und Dichtlippe verhindert werden kann.
Als bevorzugte Variante der Erfindung ist es anzusehen, wenn die Vorrichtung Bestandteil eines Kolbenkompressors ist und das im Zylinder des Kolbenkompressors vorhandene und zu komprimierende Prozessgas gegen ein Entweichen in das Kurbelgehäuse mittels einer Kolbenstangenpackung abgedichtet ist, wobei mehrere, in der Kolbenstangenpackung enthaltene Dichtelemente ein dynamisches Dichtungsverhalten aufweisen.
Es hat sich auch herausgestellt, dass zum zuverlässigen Nachfolgen (zentrieren) von Druckring und Dichtlippe mit Bezug zur Bewegung der Stange (Absenkung oder Anhebung der Stange) Kavitäten hilfreich sind.
Durch eine Befestigung des Koppelelementes an dem Kolben, die beispielsweise in einer Verschraubung bestehen kann, wird eine Zwangskopplung dieser Bauelemente geschaffen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abdichten einer Stange gegenüber einem Medium, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet dadurch, dass die Stange in ihrem Betriebszustand eine rotierende oder oszillierende Bewegung vollzieht, bei der die Vorrichtung deaktiviert ist, wobei sich zur Aktivierung der Vorrichtung im Ruhezustand der Stange die Kontaktfläche des Druckrings über die Kontaktfläche der Dichtlippe schiebt und so einen Anpressdruck der Dichtfläche der Dichtlippe auf die Stange erzeugt.
Eine Weiterbildung dieses Verfahrens wird darin gesehen, dass zur Aktivierung der Vorrichtung in eine Kavität zwischen dem Kolben und einem Kammerring ein Gas eingeleitet wird, welches den Aktivierungsdruck aufbaut, wobei die Kavität durch O-Ringe zwischen dem Kammerring und dem Kolben abgedichtet ist und das Einleiten des Gases über Bohrungen im Kammerring und im Flansch erfolgt, sodass durch den Aktivierungsdruck der Kolben in Richtung der Hochdruckseite bewegt wird und der Kolben dabei die Kontaktfläche des Druckringes über die Kontaktfläche der Dichtlippe schiebt und zur Deaktivierung der Vorrichtung der Aktivierungsdruck abgebaut wird, sodass die wenigstens eine Druckfeder oder ein pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch erzeugbarer Druck den Kolben in seinen Ausgangszustand zurück führt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens folgen der Druckring und die Dichtlippe bei Absenkung oder Anhebung der Stange der radialen Bewegung der Stange, sodass ein Nachstellen des Systems auf die Position der Stange ermöglicht ist (Zentrierung).
Eine besonders vorteilhafte und energieeffiziente Wirkungsweise des Verfahrens kann dadurch erreicht werden, dass als pneumatisch erzeugbarer (Gegen-)Druck der Gasdruck verwendet wird, der ursprünglich zur Aktivierung der Vorrichtung in eine Kavität zwischen dem Kolben und einem Kammerring eingeleitet wurde, indem dieser Gasdruck aus der Kavität zwischen dem Kolben und Kammerring abgezogen und in eine koppelelementseitige Kavität umgeleitet wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Das gezeigte Ausführungsbeispiel stellt keine Einschränkung auf die dargestellte Variante dar, sondern dient lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung. Dabei sind gleiche oder gleichartige Bauteile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.
Es zeigt:
: eine Ausführungsform der Vorrichtung als Bestandteil einer Kolbenstangenpackung,
: eine im Vergleich zu detailliertere Ausführungsform der Vorrichtung im deaktivierten Zustand, wobei der Kolben in axialer Richtung am Kammerring anliegt,
: eine im Vergleich zu detailliertere Ausführungsform der Vorrichtung, ebenfalls im deaktivierten Zustand, wobei der Kolben in axialer Richtung am Kammerring anliegt,
: den Druckring in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
: die Dichtlippe in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Die in den Abbildungen gezeigte Ausführung der Erfindung dient zur Abdichtung einer beweglichen Stange (34), bevorzugt einer Kolbenstange in einem Kolbenkompressor. Befindet sich die Stange (34) im Ruhezustand, so ist die Dichtfunktion der eigentlichen Dichtelemente (29, 30 und 31) oftmals nicht mehr gegeben. In diesem Fall übernimmt die vorliegende Erfindung als „Stillstandsdichtung” die Aufgabe die Stange (34) gegenüber dem Gehäuse abzudichten. Beim Aktivieren der Stillstandsdichtung wird in die Kavität (44) zwischen dem Kolben (22) und dem Kammerring (13) ein Gas eingeleitet, welches den Aktivierungsdruck aufbaut. Hierzu sind, insbesondere in Bohrungen (51, 52 und 53) im Kammerring (13) und im Flansch (14) zu sehen, durch welche der Gasdruck in die Kavität (44) zwischen Kammerring (13) und Kolben (22) geleitet wird um die Vorrichtung zu aktivieren. Die Kavität (44) wird dabei durch die O-Ringe (26 und 28) zwischen dem Kammerring (13) und dem Kolben (22) abgedichtet. Durch den Aktivierungsdruck wird der Kolben (22) in Richtung der Hochdruckseite (1) geschoben und schiebt dabei die Kontaktfläche (38) des Druckringes (21) über die Kontaktfläche (42) der Dichtlippe (19). Der Druckring (21) übt somit einen Anpressdruck auf die Dichtlippe (19) aus, deren Dichtfläche (43) dadurch gegen die Stange (34) gepresst wird und für eine Abdichtung des Systems sorgt. Damit der auf der Hochdruckseite (1) befindliche Gasdruck nicht gegen den Aktivierungsdruck des Kolbens wirkt, wird die Dichtlippe (19) gegenüber dem Stützring (46) mit einem O-Ring (24) abgedichtet. Ebenfalls zu diesem Zweck wird der Stützring (46) gegenüber dem Zwischenring (11) mit einem O-Ring (23) abgedichtet. Den beschriebenen Vorgang bezeichnet man auch als „Aktivierung der Stillstandsdichtung”. Bei der „Deaktivierung der Stillstandsdichtung” sorgt man für einen Druckabbau in der hinter dem Kolben (22) befindlichen Kavität (44). Dadurch geht der Aktivierungsdruck verloren und die Druckfeder (25) bringt den Kolben (22) wieder in den Ausgangszustand zurück. Somit ist es möglich den Abdichtungsvorgang über den Aktivierungsdruck in der Kavität (44) hinter dem Kolben (22) zu steuern.
Der Druckring (21) wird vom Kolben (22) gehalten. Ein als Deckel ausgeführtes Koppelelement (20) ist durch Schrauben (27) an dem Kolben (22) befestigt, wodurch der Druckring (21) in der Kavität (45) zwischen Kolben (22) und Deckel (20) gefangen wird und er somit stets den axialen Bewegungen des Kolbens (22) folgt. Da die Druckfeder (25) den Kolben (22) nach der Deaktivierung wieder in den Ausgangszustand schiebt, wird auch der Druckring (21) wieder von der Dichtlippe (19) gelöst und in den Ausgangszustand versetzt. Gleichzeitig wird die Dichtlippe (19) durch die beiden Stützringe (18 und 46) an ihrem Kragen (41) in Position gehalten. Ferner besitzt der Druckring (21) in der vorliegenden Erfindung eine kegelförmige Fläche oder Abschrägung (39) an der Kontaktfläche (38) zur Dichtlippe (19). Diese Abschrägung (39) verhindert zusätzlich, dass das Material der Dichtlippe (19) beim Aktivierungsvorgang durch den Druckring (21) an der Kontaktfläche (42) aufgeworfen wird. Auch dies trägt zum Verhindern eines Verklemmens bei. Die Gefahr eines Verklemmens von Druckring (21) und Dichtlippe (19) an den Kontaktflächen (38 und 42) ist daher bei der vorliegenden Erfindung nicht mehr gegeben. Es wird sogar eine selbsttätige Rückstellung des Druckringes (21) mittels der Druckfeder (25) erreicht.
Im Unterschied zum Stand der Technik ist auch ein Nachstellen des gesamten Systems bei einer Absenkung der Stange (34) gewährleistet. Der Druckring (21) kann sich innerhalb der zwischen Kolben (22) und Deckel (20) befindlichen Kavität (45) radial bewegen beziehungsweise nachstellen. Ebenso kann sich die Kombination, also die Baugruppe aus den beiden Stützringen (18 und 46) und der Dichtlippe (19) innerhalb der Kavität (47) zwischen Kammerring (12) und Zwischenring (11) den radialen Bewegungen der Stange (34) anpassen. Die Gefahr einer Fehlfunktion bei einer Absenkung respektive Anhebung der Stange (34) ist somit nicht mehr gegeben.
Bei der vorliegenden Erfindung findet keine Extrusion der Dichtlippe (19) in den Spalt (48) zwischen Zwischenring (11) und Stange (34) statt. Die Dichtlippe (19) wird am Kragen (41) von den Stützringen (18 und 46) gehalten. Der Stützring (18) befindet sich dabei in Richtung der Hochdruckseite (1) betrachtet axial hinter der Dichtlippe (19). Durch das geringe Spiel des Stützringes (18) zur Stange (34) verhindert er die Extrusion der Dichtlippe (19) in den zwischen dem Zwischenring (11) und der Stange (34) bestehenden Spalt (48).
Bezugszeichenliste

1: Hochdruckseite
2: Niederdruckseite
3: O-Ring
4: Kammerring
5: Kammerring
6: O-Ring
7: Kammerring
8: Kammerring
9: Kammerring
10: Kammerring
11: Zwischenring
12: Kammerring
13: Kammerring
14: Flansch
15: Kammerring
16: Kammerring
17: Kammerring
18: Stützring
19: Dichtlippe
20: Deckel
21: Druckring
22: Kolben
23: O-Ring
24: O-Ring
25: Druckfeder
26: O-Ring
27: Schraube
28: O-Ring
29: Drosselring
30: Dichtring
31: Stützring
32: Leckgasdichtung
33: Leckgasdichtung
34: Stange (z. B. Kolbenstange)
35: Deckel
36: O-Ring
37: O-Ring
38: Kontaktfläche des Druckrings (21)
39: Abschrägung der Kontaktfläche
40: Kragen des Druckringes (21)
41: Kragen der Dichtlippe (19)
42: Kontaktfläche der Dichtlippe (19)
43: Dichtfläche der Dichtlippe (19)
44: Kavität für Aktivierungsdruck
45: Kavität zum Nachstellen des Druckrings (21)
46: Stützring
47: Kavität zum Nachstellen der Dichtlippe (19)
48: Spalt zw. Kammerring (11) & Stange (34)
49: Winkel α zwischen Kontaktfläche (42) und Stange (34)
50: O-Ring
51: Bohrung
52: Bohrung
53: Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4469017 A [0005, 0007, 0008, 0008]

Claims

Vorrichtung zum Abdichten einer Stange (34) gegenüber einem Medium, wobei die Vorrichtung eine die Stange (34) unter einem Anpressdruck vollständig umschließende, einteilige Dichtlippe (19) mit einer an der Innenseite der Dichtlippe (19) angeformten Dichtfläche (43) und eine der Dichtfläche (43) gegenüberliegende, an einem Außenumfangsbereich der Dichtlippe (19) vorhandene, sowie Relativbewegungen zwischen einem Druckring (21) und der Dichtlippe (19) ermöglichende Kontaktfläche (42) der Dichtlippe (19) mit kegelförmiger Ausrichtung aufweist, wobei ferner eine an einer korrespondierenden und komplementär zu der Kontaktfläche (42) der Dichtlippe (19) gestaltete Kontaktfläche (38) des Druckringes (21) vorhanden ist und die Vorrichtung über einen mit dem Druckring (21) zusammenwirkenden Kolben (22) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (22) und der Druckring (21) eine durch ein Koppelelement (20) gebildete Wirkverbindung aufweisen, wobei koppelelementseitig eine potentielle Energie in Form zumindest einer Druckfeder (25) oder eines pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch erzeugbaren Druckes zur Einwirkung auf das Koppelelement (20) und/oder den Kolben (22) bereitgestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (20) ein Deckel ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (22) der Vorrichtung durch den Aufbau eines Gasdruckes in einer Kavität (44) in einer ersten Richtung bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (22) der Vorrichtung durch die wenigstens eine Druckfeder (25) oder mittels des pneumatischen, hydraulischen oder elektromagnetisch erzeugbaren Druckes ohne einen in der Kavität (44) vorhandenen Gasdruck, entgegen der ersten Richtung, also in seinen Ausgangszustand zurück bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Richtung durch die Hochdruckseite (1) eines Kolbenkompressors definiert ist und die Stange (34) eine Kolbenstange dieses Kolbenkompressors bildet.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelform der Kontaktfläche (42) der Dichtlippe (19) einen Winkel (α beziehungsweise 49) mit einem Wert zwischen 10° bis 80° zur Längserstreckung der Stange (34) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelform der Kontaktfläche (42) der Dichtlippe (19) einen Winkel (α beziehungsweise 49) mit einem Wert zwischen 40° bis 50° zur Längserstreckung der Stange (34) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α beziehungsweise 49) der Kontaktfläche (42) der Dichtlippe (19) den gleichen Betrag wie der (38) Winkel α der korrespondierenden Kontaktfläche (38) des Druckrings (21) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (19) durch wenigstens einen Stützring (18 und/oder 46) in ihrer axialen Position auf der Stange (34) fixiert ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der axialen Bewegung des Druckrings (21) identisch zu dem Betrag der axialen Bewegung des Kolbens (22) ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Bestandteil eines Kolbenkompressors ist und das im Zylinder des Kolbenkompressors vorhandene und zu komprimierende Prozessgas gegen ein Entweichen in das Kurbelgehäuse mittels einer Kolbenstangenpackung abgedichtet ist, wobei mehrere, in der Kolbenstangenpackung enthaltene Dichtelemente (29, 30, 31) ein dynamisches Dichtungsverhalten aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Nachfolgen (zentrieren) von Druckring (21) und Dichtlippe (19) mit Bezug zur Bewegung der Stange (34) (Absenkung oder Anhebung der Stange (34)) Kavitäten (47 beziehungsweise 45) vorhanden sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (20) an dem Kolben (22) befestigt ist.
Verfahren zum Abdichten einer Stange (34) gegenüber einem Medium, mit einer Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (34) in ihrem Betriebszustand eine rotierende oder oszillierende Bewegung vollzieht, bei der die Vorrichtung deaktiviert ist, wobei sich zur Aktivierung der Vorrichtung im Ruhezustand der Stange (34) die Kontaktfläche (38) des Druckrings (21) über die Kontaktfläche (42) der Dichtlippe (19) schiebt und so einen Anpressdruck der Dichtfläche (43) der Dichtlippe (19) auf die Stange (34) erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aktivierung der Vorrichtung in eine Kavität (44) zwischen dem Kolben (22) und einem Kammerring (13) ein Gas eingeleitet wird, welches den Aktivierungsdruck aufbaut, wobei die Kavität (44) durch O-Ringe (26 und 28) zwischen dem Kammerring (13) und dem Kolben (22) abgedichtet ist und das Einleiten des Gases über Bohrungen (51, 52 und 53) im Kammerring (13) und im Flansch (14) erfolgt, sodass durch den Aktivierungsdruck der Kolben (22) in Richtung der Hochdruckseite (1) bewegt wird und der Kolben (22) dabei die Kontaktfläche (38) des Druckringes (21) über die Kontaktfläche (42) der Dichtlippe (19) schiebt und zur Deaktivierung der Vorrichtung der Aktivierungsdruck abgebaut wird, sodass die wenigstens eine Druckfeder (25) oder der pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch erzeugbare Druck den Kolben (22) in seinen Ausgangszustand zurück führt.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckring (21) und die Dichtlippe (19) bei Absenkung oder Anhebung der Stange (34) der radialen Bewegung der Stange (34) folgen, sodass ein Nachstellen des Systems auf die Position der Stange (34) ermöglicht ist (Zentrierung).
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung im Ruhezustand der Stange (34) als Stillstandsdichtung funktioniert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als pneumatisch erzeugbarer Druck der Gasdruck verwendet wird, der zur Aktivierung der Vorrichtung in eine Kavität (44) zwischen dem Kolben (22) und einem Kammerring (13) eingeleitet wird, indem dieser Gasdruck aus der Kavität (44) zwischen dem Kolben (22) und einem Kammerring (13) abgezogen und in eine koppelelementseitige Kavität umgeleitet wird.