DE2114152A1

DE2114152A1 - Stopfbuechsendichtung fuer Kolbenstangen

Info

Publication number: DE2114152A1
Application number: DE19712114152
Authority: DE
Inventors: Hugo Dr-Ing Scobel
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1971-03-24
Filing date: 1971-03-24
Publication date: 1972-09-28
Also published as: DE2114152B2; JPS4725640U; IT952076B; DK138914C; SE380879B; DK138914B; GB1380462A; JPS5322685Y2; BE781012A

Description

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft 89 Augsburg, Stadtbachstraße 1

P. B. 2598/1010 Augsburg,·den 22. März 1971

Stopfbüchsendichtung für Kolbenstangen

Die Erfindung betrifft eine Stopfbüchsendichtung für Kolbenstangen an Kreuzkopf-Brennkraftmaschinen mit mehreren in Achsrichtung benachbarten Kammern zur Aufnahme von mehrteiligen, federnd angedrückten und zum Verschleißausgleich mit einem Stoßspiel zwischen den einzelnen Segmenten versehenen Dicht- und/oder Abstreifringen und mit Mitteln zur Abführung von eingedrungenen und abgestreiften Verunreinigungen aus den Kammern. *

Im Raum über der Stopfbüchse unterhalb des Kolbens herrscht zumindest zeitweilig ein höherer Druck als Atmosphärendruck. Insbesondere bei aufgeladenen einfachwirkenden Zweitakt-Motoren kann dieser Druck, wenn die Zylinderunterseiten als Spülpumpen herangezogen werden, eine Höhe von mehr als zweifachem Atmosphärendruck erreichen. Im Triebwerks raum unterhalb der Stopfbüchse dagegen herrscht etwa Atmosphärendruck , so daß durch den damit vorliegenden Drückunterschied die Gefahr besteht, daß Schmutzteile von oben in die Stopfbüchse und zwischen den Abstreif· und Dichtringen hindurch in den Triebwerks raum gedrückt werden.

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Andererseits haftet auch der Kolbenstange bei der Aufwärtsbewegung Schmieröl aus dem Triebwerks raum an. Beim Aufwärtsgang der Kolbenstange wird dieses Schmieröl mit einem entsprechend der Kolbengeschwindigkeit relativ hohen Staudruck gegen die Stopfbüchsenunterseite geführt, wodurch ein Eindringen von Schmieröl in die Stopfbüchse begünstigt wird. Insbesondere bei einem Einsatz derartiger Stopfbüchsen in Schiffs motoren wird es aber als nachteilig empfunden, wenn infolge zugesetzter Kammern und Stoßfugen zwischen den einzelnen Segmenten der Dicht- bzw. Abstreifringe die Stopfbüchsen nach relativ kurzer Betriebs zeit demontiert und gereinigt werden- müssen=

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, mit möglichst geringem Aufwand eine über lange Zeiträume hin gut dichtende Stopfbüchse der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, deren Wartung insbesondere eine aufwendige Demontage zur Reinigung oder Nacharbeit an den Dicht- und/oder Abstreifringen erst nach längeren Betriebszeiten erfordert.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelötet durch das Vorsehen wenigstens eines, die Stoßfugen eines dem abzudichtenden Medium nächstliegenden kombinierten Dicht- und Abstreifrings abdeckenden Dichtorgans. Durch dieses Dichtorgan wird ein Eindringen des abzudichtenden Mediums in die Stopfbüchse weitgehend unterbunden, so daß für die nachfolgenden Dicht- und/oder Abstreifringe ohne funktioneile Nachteile ein großes Stoßspiel zugelassen werden kann und damit im Vergleich zu bekannten Stopfbüchsen eine erheblich längere Standzeit erreicht wird. Durch das nunmehr zulässige, relativ große Stoßspiel kann nämlich ein entsprechend größerer Ver-

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schleiß im Latife des Betriebes der Stopfbüchse an den Laufflächen der Dicht- bzw. Abstreifringe zugelassen werden,ohne eine gute Anlage dieser Laufflächen an der Kolbenstange zu gefährden.

Zweckmäßig ist das Dichtorgan als Membranring ausgeführt. Bei einer Verwendung der Stopfbüchse an Kolbenstangen mit einem vergrößerten Kolbenstangenfuß und/oder -kopf ist es zur Montage von erheblichem Vorteil, daß der Membranring aus einem elastischen Material besteht, das über die Erweiterung am Ende der Kolbenstange gezogen werden kann.

Eine besonders gute Dichtwirkung sowohl gegen Schmutzteile als auch gegen Schmieröl ergibt sich durch das Vorsehen je eines Dichtorgans an je einem, die Stopfbüchse zur Kolbenunterseite bzw. zum Triebwerks raum hin abschließenden konfcinierten Dicht- und Ab streif ring.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist im funktionell mittleren Bereich der Stopfbüchse zwischen den beiden Dichtzonen eine von mechanischen Dichtmitteln freibleibende, mit der Atmosphäre verbundene Kammer vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird in diesem Bereich der Stopfbüchse ein überdruckloser Raum geschaffen, womit vermieden ist, daß der geringe Rest von Verunreinigungen, der von der unter Überdruck stehenden Kolbenunterseite in die Stopfbüchse noch eingedrungen ist, in den unteren Bereich der Stopfbüchse eindringt und das dort abgestreifte Schmieröl verunreinigt. Zudem wird durch den schnelleren Abbau des Überdruckes innerhalb der Stopfbüchse die Wirkung der im Inneren der Stopfbüchse angeordneten Dicht- bzw. Abstreifringe erhöht.

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Zur Ermöglichung einer weitgehenden Reinigung der Stopfbüchse ohne Demontage, wie sie beispielsweise auch auf See durchgeführt werden kann, weist die mit der Atmosphäre verbundene Kammer vorteilhaft Anschlußmittel zur Einführung eines Reinigungsmittels in die Stopfbüchse auf. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung .ist als Reinigungsmittel Druckluft vorgesehen. Damit können nach längerer Betriebs zeit infolge Verklebung durch Ölrückstände festsitzende Abstreif- und Dichtringe ohne großen Aufwand gelöst und Ablaufbohrungen freigeblasen werden, so daß eine sichere Funktion der Stopfbüchse erhalten bleibt.

Um eine möglichst gute Abführung des von den Abstreifringen im Inneren der Stopfbüchse abgestreiften Öles aus dem Triebwerks raum zu gewährleisten, ist zur Aufnahme dieses Öles ein gegenüber dem Triebwerksraum abgeschlossener Sammelraum vorgesehen. Durch diesen Sammelraum wird erreicht, daß der gleichmäßige Ablauf des Öles nicht durch die infolge der Bewegung des Triebwerkes im Bereich der Stopfbüchse auftretende starken Luftströmung und örtlichen Druckschwankungen gestört wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Durch eine Trennwand 1 wird der Raum 2 unterhalb eines Arbeitskolbens einer Brennkraftmaschine vom Triebwerksraum 3 getrennt. Durch die Trennwand 1 hindurch ist die Kolbenstange 4 geführt, die über einen nicht mehr näher dargestellten Kreuzkopf in Achsrichtung hin- und herbewegt wird. Es ist die wesentliche Aufgabe der Stopfbüchse, an der Stelle des Durchtritts der Kolbenstange 4 durch die

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Trennwand 1 einen Übertritt von Verunreinigungen, insbesondere Verbrennungerückständen, aus dem Raum 2 in den* Triebwerks raum und umgekehrt von Schmieröl aus dem Triebwerksraum 3 in den Raum 2 trotz der Bewegung der Kolbenstange 4 zu verhindern. Zum Raum 2 und dem Triebwerks raum 3 hin ist hierzu die Stopfbüchse an der Kolbenstange 4 begrenzt durch je einen tangential geteilten kombinierten Dicht- und Abstreifring 5 bzw. 6, der je eine äußere Abstreifkante 7 bzw. 8 aufweist. Einem hinter dem kombinierten Dicht- und Abstreifring 5 angeordneten Abstreifring 9 bzw. den hinter dem kombinierten Dicht- und Abstreifring 6 angeordneten Abstreifringen Io bis 13 folgt je ein Dichtring 14 bzw. 15. Sämtliche Abstreif- und Dichtringe sind in bekannter Weise mehrteilig ausgeführt, werden durch Kammerringe 16, 17, 18, 19, 20 und 21, sowie durch zwischen den Kammerringen 18, 19 und 19, 20 eingeklemmte Halteringe 22, 23 axial in Stellung gehalten und durch Federringe 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 und 32 gegen die Kolbenstange 4 angedrückt. Die Kammerringe 16 bis 21 werden ihrerseits durch mehrere am Umfang der Stopfbüchse verteilte Spannschrauben 33 gegeneinander verspannt und sind in ihrer gegenseitigen Lage durch in Ausnehmungen des benachbarten Kammerringes eingreifende und jeweils versetzt angeordnete Ansätze 34, 35, 36 und 37 gesichert. In die Stopfbüchse eingedrungene und von dem Abstreifring 9 von der Kolbenstange 4 abgestreifte Verunreinigungen werden oberhalb des Dichtringes 14 einer Ablaufleitung 38 zugeleitet. Das in die Stopfbüchse vom Triebwerksraum 3 her eingedrungene und mittels der Abstreifringe 10 bis 13 von der Kolbenstange 4 abgestreifte öl wird zunächst in einen großvolumigen Sammelraum 39 geleitet, der gegen den Triebwerks raum 3 hin abgedeckt ist und von da zur Ablaufleitung 40 geführt. Damit wird das vom Triebwerks raum 3 her

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eingedrungene Schmieröl ohne merkliche Verluste dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine für eine Weiterverwendung wieder zugeleitet.

Im funktionell mittleren Bereich der Stopfbüchse zwischen den Dichtringen 14 und 15 ist eine zur Kolbenstange 4 hin offene Kammer 41 angeordnet die über eine Leitung 42 mit der Atmosphäre verbunden ist. Durch diese Kammer 41 wird der Überdruck des Raums 2 unterhalb des Arbeitskolbens der Brennkraftmaschine im Bereich der Stopfbüchse rasch abgebaut« Dadurch wird der Gefahr begegnet, daß aus dem Raum 2 in die Stopfbüchse eingedrungene Verunreinigungen zwischen den Abstreif- und Dichtringen 9, 1O₃ 11, 12, 13, 14 und

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hindurch bis in d^n Triebwerksraum 3 gedrückt werden.

Durch damit zulässige große Stoßspiele zwischen den einzelnen Segmenten der Dicht- und Abstreifringe 9, 10, 11, 12, 13, 14 und 15 kann die vom Laufflächenverschleiß bzw. vom Nachstellvermögen der Dicht-und Abstreifringe 9j 10, 11, 12, 13, 14 und 15 abhängige Standzeit der Stopfbüchse wesentlich verlängert werden. Einen ganz bedeutenden Beitrag zur Möglichkeit der Zulassung eines erheblich vergrößerten Stoßspiels leistet auch das Vorsehen von als Membranringe ausgeführten Dichtorganen 43, 44 zur Abdeckung der Stoßfugen der äußeren, den abzudichtenden Medien zugewandten kombinierten Dicht- und Abstreifringe 5 und 6. Durch das Vorsehen dieser Dichtorgane 43 und 44 wird unabhängig von der Größe des Stoßspiels eine gute Dichtwirkung an der für die gesamte Dichtwirkung der Stopfbüchse maßgeblichen Stelle der kombinierten Dicht- und Abstreifringe 5 bzw. 6 erreicht. Durch die dem Triebwerksraum 3 zugewandte Abstreifkante 8 des kombinierten Dicht- und Abstreif rings 6 wird

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nämlich in Verbindung mit dem Dichtorgan 44 der sich bildende ölschwall abgestreift und an einem Eindringen in die Stopfbüchse weitgehend gehindert, wodurch sich eine erhebliche Entlastung der Abstreifringe 10, 11, 12 und 13 und des Dichtrings 15 ergibt. Auf der anderen Seite wird durch das Dichtorgan 43 ein Eindringen von Verunreinigungen aus dem Raum 2 unterhalb des Arbeitekolbens auch über die rückwärtigen Fugen der Stopfbüchse vermieden, wodurch der Abstreifring 9 und der Dichtring 14 auch von der erheblichen zusätzlichen Belastung durch bisher auf diesem Weg eingedrungenen Verunreinigungen befreit werden.

Um trotz dieser Maßnahmen eingedrungene und etwa bis zu den Dichtringen 14 bzw. 15 vorgedrungene Verunreinigungen ohne Demontage der Stopfbüchse entfernen zu können, ist die Leitung 42 mit Anschlußmitteln 45 zur Einführung eines Reinigungsmittels, beispielsweise von Druckluft, versehen. Das Reinigungsmittel gelangt über die Kammer 41 im funktionell mittleren Bereich der Stopfbüchse zwischen den beiden Dichtzonen an die Verunreinigungen, löst sie und drückt sie auf ihrem Eindringwege oder durch die Ablaufleitung 38 bzw. den großvolumigen Sammelraum 39 und die Ablaufleitung 40 nach außen.

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Claims

Ansprüche

Stopfbüchsendichtung für Kolbenstangen an Kreuzkopfbrennkraftmaschinen mit mehreren in Achsrichtung benachbarten Kammern zur Aufnahme von mehrteiligen, federnd angedrückten und zum Verschleißausgleich mit einem Stoßspiel zwischen den einzelnen Segmenten versehenen Dicht- und/oder Abstreifringen und mit Mitteln zur Abführung von eingedrungenen und abgestreiften Verunreinigungen aus den Kammern, gekennzeichnet durch wenigstens ein, die Stoßfugen eines dem abzudichtenden Medium nächstliegenden kombinierten Dicht- und Abstreifrings (5, 6) abdeckendes Dichtorgan (43, 44).
2. Stopfbüchsendichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Membranring als Dichtorgan (43, 44).
3. Stopfbüchsendichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Dichtorgan (43, 44) aus einem elastischen Material.
4. Stopfbüchsendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch je einen kombinierten Dicht- und Abstreifring (5, 6) mit einem Dichtorgan (43, 44) an der in Achsrichtung der Kolbenstange(4) oberen und unteren Seite der Stopfbüchse.

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5. Stopfbüchsendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine im funktionell reittier en Bereich der Stopfbüchse zwischen den Dichtzonen angeordnete, mit der Atmosphäre verbundene Kammer (41)«
6. Stopfbüchsendichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Atmosphäre verbundene Kammer (41) Anschlußmittel (45) zur Einführung eines Reinigungsmittels aufweist.
7· Stapfbüchsendichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch

Druckluft als Reinigungsmittel.
8. Stopfbüchsendichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen gegenüber den benachbarten bewegten Maschinenteilen abgeschlossenen Sammelraum (39) zur Aufnahme von aus den Kammern abgeführten Verunreinigungen.
9. Stopfbüchsendichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagesicherung der Dicht-bzw. Abstreifringe (5, 6, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) dienenden Kammerringe (16, 17, 18, 19, 20, 21) Mittel zur gegenseitigen Lagesicherung aufweisen.
10. Stopfbüchsendichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammerringe (16, 17, 18, 19, 20, 21) in sich durch jeweils versetzt angeordnete Ausnehmungen und darin eingreifende zugehörige Ansätze (34, 35, 36, 37) gelagert und durch Spannschrauben (33) gegeneinander verspannt sind.

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