DE2114152B2 - Stopfbuchsendichtung für Kolbenstangen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stopfbuchsendichtung für Kolbenstangen von Kreuzkopf-Brennkraftmaschinen mit einer kolbenseitigen Dichtzone zur Rückhaltung von Verbrennungsrückständen und einer kreuzkopfseitigen Dichtzone zur Rückhaltung von Schmieröl, die je ein wenigstens einen Dicht- oder Abstreifring aufnehmendes, koaxial zur Kolbenstange angeordnetes Gehäuse aufweisen, und mit einer Abführleitung für die in die Dichtung eingedrungenen abzudichtenden Medien sowie einer Spülleitung zur Einführung eines Reinigungsmittels.

Eine derartige Stopfbuchsendichtung ist aus der schweizerischen Patentschrift 1 52 967 bekannt. Bei dieser Anordnung weist die kolbenseilige Dichtzone eine Stopfbuchsenpackung auf, während die gegenüberliegende Dichtzone aus einer Ölabstreifvorrichtung besteht. Zwischen den beiden Dichtzonen ist ein Ringraum vorgesehen, in den eine Absaugleitung zum Absaugen der in den Ringraum eingedrungenen abzudichtenden Medien mündet. Zusätzlich kann in den Ringraum noch eine Spülleitung münden, mit der beispielsweise ein gasförmiges Druckmittel zum Ausspülen des Ringraumes eingeleitet werden kann.

Bei der vorbekannten Dichtung erfolgt also keine Trennung der eingedrungenen Verbrennungsrückstände und des Schmieröls. Das abgeführte Schmieröl ist also verschmutzt und unbrauchbar oder muß gesondert gereinigt werden. Darüber hinaus läßt die, kolbenscilig angeordnete Stopfbuchsenpackung in nennenswertem Umfang Verbrennungsrückstände, die an der Kolbenstange haften, in die Dichtung eintreten.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit möglichst geringem Aufwand eine über lange Zeiträume hin gut dichtende Stopfbuchse der eingangs bezeichneten Ar; zu schaffen, die während des Betriebes gereinigt werden kann, so daß eine Demontage erst nach längerer Betriebszeit erforderlich und. und die die in. die·Stopfbuchse eingedrungene«-ub/udichtenden Medien getrennt abzuführen gestauet.

Eriindungsgemäß wird diese Aulgabe dadurch geloM daß jede Dichtzone je einen dem jeweils abzudichtendem Medium zugewandten kombinierten Dicht, und Abstreifring dessen Stoßfuge zum Gehäuse mittels eines Abdeckringes verschlossen ist, und jedem dieser beiden kombinierten Dicht- und Abstreilringe nachaeo-Hnete weitere Dicht- und Abstreifringc umlaßi.

- daß das Gehäuse jeaer Dichtzone mn einer eigenen S-.mmel- und Ablaufleitung für das jeweils abzudichtende Medium versehen ist und daß zwischen den beiden Dichtzonen ein Druckausgleichsraum vorgesehen ist, der wahlweise mit der Atmosphäre verbindbar oder an die Spülleitung anschließbar ist.

Bei Anwendung dieser Maßnahmen kann das von der Seite des Kreuzkopfes her eindringende Öl. ohne daß es mit den von der Seite des Kolbens her emdrinsenden Verbrennungsrückständen in Verbindung korP"it dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine ohne merkliche Verluste zur Weiterverwendung ohn^ vorherige Reinigung wieder zugeleitet weiden. Durch den zwischen den beiden Dichtzonen liegenden Druckauseleirhsraum wird der an der Kolbenscite anstehende hohe Druck rasch abgebaut, so daß auf jeden Fall verhindert wird, daß die in die Stopfbuchse eindringenden Verbrennungsruckstände durch die kreuz kopfseitige Dichtzone bis in den Triebwerksraum ge-

drückt werden können oder durch die Sammel- und Ablaufleitung der kreuzkopfseitigen Dichtzone in den Schmierölkreislauf gelangen. Die kombinierten Dicht- und Abstreifringe an den den abzudichtenden Medien zugewandten Enden der beiden Dichtzonen stellen dar-

über hinaus sicher, daß diese Medien nur in geringen Mengen in die Stopfbuchsendichtung eintreten können. Diese Maßnahme wird dadurch unterstützt, daß auch die Stoßfugen der kombinierten Dicht- und Abstreil ringe zum Gehäuse hin abgedeckt sind. Es reicht daher

aus den Druckausgleichsraum gelegentlich an die .Spülleitung anzuschließen, wobei dann das Spülmittel die eingedrungenen abzudichtenden Medien durch die beiden Sammel- und Ablaufleilungen der beiden Dichtzonen abführen kann, ohne daß beim Spülvorgang eine Vermischung der eingedrungenen abzudichtenden Medien erfolgen kann. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß größere Stoßspiele an der Dicht- und/oder Abstreifringen zugelassen werden können, ohne daß die Dichtwirkung beeinträchtigt wird. Dies führt ebenso falls zu einer Erhöhung der Standzeit.

Es ist zwar auch aus der französischen Patentschrift 12 39 100 eine Stopfbuchsendichtung mit zwei Dichtzonen und einem dazwischen angeordneten Trennraum bekannt. Diese Konstruktion ist jedoch für Kompressoren bestimmt, bei denen der Kolben und die Kolbenstange in der kolbenseitigen Dichtzone ohne Schmierung läuft. Bei dieser Anordnung ist vorgesehen, daß das zu verdichtende Gas aus der kolbenseitigen Dichizone abgeführt wird, während die gegenüberliegende

Dichtzone von einem ölkreislauf durchströmt wird. Zusätzlich ist für den Fall einer Beschädigung des dem Trennraum zugewandten Abstreifringes dieser Dichtzone eine weitere, in der. Trennraum mündende Ölabfiihrleitung vorgesehen. Abgesehen davon, daß diese

^6s Entgegenhaltung eine Spezialkonstruklion für Verdichter mit trocken laufenden Kolben behandelt, kann bei dieser Anordnung nicht von einer getrennten Saminel- und Ablauiieiiung tür otwa in die eine Dichtzonc ein-

tretendes Schmieröl gesprochen werden, da diese Dich'.zone bewußt in einen Schmierölkreislaul gelegt ist. Die französische Patentschrift 12 39 100 kann daher keine Anregungen zur Schaffung der erfindungsgemäßen Stopfbuchsendichlung für die Kolbenstangen von Kreuzkopf-Brennkraftmaschincn geben. Ebenso fehlen Maßnahmen zum Abstreifen der abzudichtenden Medien vor dem Eintreten in die beiden Dichtzonen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung it an Hand der Zeichnung, die einen Schnitt durch eine erfindungsgemäüe Slopfbuchsendichtung darstellt, beschrieben.

Durch eine Trennwand 1 wird ein Raum 2 unterhalb des nicht dargestellten Arbeitskolbens der Brennkraftmaschine von einem Triebwerksraum 3 getrennt. Durch die Trennwand 1 hindurch ist die Kolbenstange '5 4 geführt, die den Kolben mit einem nicht dargestellten Kreuzkopf verbindet. Es ist die wesentliche Aufgabe der Stopfbuchse, an der Stelle des Durchtritts der Kolbenstange 4 durch die Trennwand 1 einen Übertritt von Verunreinigungen, insbesondere Verbrennungsrückständen, aus dem Raum 2 in den Triebwerksraum 3 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 Triebwerksraum 3 hin ist hierzu die Stopfbuchse an der Kolbenstange 4 ²S begrenzt durch je einen tangential geteilten kombinierten Dicht- und Abstreifring 5 bzw. 6. der je eine äußere Abstreifkante 7 bzw. 8 aufweist. Hinter dem kombinierten Dicht- und Abstreifring 5 ist ein Abstreifring 9 angeordnet, dem ein Dichtring 14 folgt. Die;:: Ringe bilden eine kolbenseitige Dichtzone. Hinter dem Dicht- und Abstreifring 6 liegen mehrere Abstreifringe 10 bis 13 sowie ein weiterer Dichtring 15. Die Ringe 6, 10 bis 13 und 15 bilden eine kreuzkopfseitige Dichi/.one.

Sämtliche Abstreif- und Dichtringe sind in bekannter Weise mehrteilig ausgeführt, werden durch Kammerringe 16. 17, 18, 19, 20 und 21 sowie durch zwischen den Kammeningen 18, 19 und 19, 20 eingeklemmte Halleringe 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 Stopfbuchse verteilte Spannschrauben 33 gegeneinander verspannt und sind in ihrer gegenseitigen Lage durch in Ausnehmungen des benachbarten Kammcrringes eingreifende und jeweils versetzt angeordnete Ansätze 34. 35, 36 und 37 gesichert.

In die Stopfbuchse eingedrungene und von dem Abstreifring 9 von der Kolbenstange 4 angestreifte Verunreinigungen werden oberhalb des Dichtringes 14 einer Ablaufleitung 38 zugeleitet. Das in die Stopfbuchse 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 geleitel, der gegen den Triebwerksraum 3 hin abgedeckt ist, und von da zur Ablauflcitung 40 geführt. Damit wird das vom Triebwerksraum 3 her eingedrungene Schmieröl ohne merkliche Verluste dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine für eine Weiterverwendung wieder zugeleitet.

Im funktionell mittleren Bereich der Stopfbuchse 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 Stopfbuchse rasch abgebaut. Dadurch wird der Gefahr begegnet, daß aus dem Raum 2 in die Stopfbuchse eingedrungene Verunreinigungen zwischen den Abstreif- und Dichtringen 9, 10, 11. 12. 13. 14 und 15 hindurch bis in den Triebwerksraum 3 gedrückt werden, ohne dab besondere, ständig Energie verbrauchende Einrichtungen zur Erzeugung eines Unter- oder Überdrucks erforderlich sind.

Durch damit zulässige große Stoßspiele zwischen den einzelnen Segmenten der Dicht- und Absireifringe 9, 10. 11, 12,13, 14 und 15 kann die vom Laufflächenverschleiß bzw. vom Nachstellvermögen der Dicht- und Abstreifringe 9, 10, 11, 12. 13, 14 und 15 abhängige Standzeit der Stopfbucose wesentlich verlängert werden. Einen ganz bedeutenden Beitrag zur Möglichkeit der Zulassung eines erheblich vergrößerten Stoßspiels leistet auch das Vorsehen von als Membranringe ausgeführten Abdeckringen 43, 44 zur Abdeckung der Stoßfugen der Dicht- und Abstreifringe 5 und 6 zum Gehäuse. Durch das Vorsehen dieser Abdeckringe 43 und 44 wird unabhängig von der Größe des Stoßspiels eine gute Dichtwirkung an der für die gesamte Dichtwirkung der Stopfbuchse maßgeblichen Stelle der kombinierten Dicht- und Abstrcifringe 5 bzw. 6 erreicht. Durch die dem Triebwerksraum 3 zugewandte Abstreifkante 8 des kombinierten Dicht- und Abstreifringes 6 wird nämlich in Verbindung mit dem Abdeckring 44 der sich bildende ölschwall abgestreift und an einem Eindringen in die Stopfbuchse 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 den Abdeckring 43 ein Eindringen von Verunreinigungen aus dem Raum 2 unterhalb des Arbeitskolbens auch über die rückwärtigen Fugen der Stopfbuchse 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 Stopfbuchse entfernen zu können, ist die Leitung 42 mit einem Anschlußstutzen 45 zum Anschluß einer Spülleitung versehen, mit der ein Reinigungsmittel, beispielsweise Druckluft, eingeführt werden kann. Das Reinigungsmittel gelangt über die Kammer 41 im funktionell mittleren Bereich der Stopfbuchse zwischen den beiden Dichtzonen an die Verunreinigungen, löst sie und drückt sie auf ihrem Eindringweg oder durch die Ablaufleiiung 38 bzw. den großvolumigen Sammelraum 39 und die Ablaufleitung 40 nach außen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuneen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Stopfbuchsendichtung für Kolbenstangen von Kreuzkopf-Brcnnkraltmasehinen mit einer kolbenseitigen Dichtzone zur Rückhaltung von Verbrennungsrückständen und einer kreuzkopfseitigen Dichtzone zur Rückhaltung von Schmieröl, die je ein wenigstens einen Dicht- oder Abstreifring aufweisendes, koaxial zur Kolbenstange angeordnetes Gehäuse aufweisen, und mit einer Abführleitung für die in die Dichtung eingedrungenen abzudichtenden Medien sowie einer Spülleitung zur Einführung eines Reinigungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß jede Dichtzone je einen dem abzudichtenden Medium zugewandten kombinierten Dicht- und Abstreifring (5. 6), deirsen Stoßfuge zum Gehäuse mittels eines Abdeckringes (43, 44) verschlossen ist, und jedem dieser beiden kombinierten Dicht- und Abstreifringe (5, 6) nachgeordnete weitere Dicht- und Abstreifringe (9 bis 15) umfaßt, daß das Gehäuse jeder Dichtzone mit einer eigenen Sammel- und Ablaufleitung (38, 39, 40) für das jeweils abzudichtende Medium versehen ist und daß zwischen den beiden Dichtzonen ein Druckausgleichsraum (41) vorgesehen ist. der wahlweise mit der Atmosphäre verbindbar oder an die Spülleitung anschließbar ist.