DE2319607A1

DE2319607A1 - PISTON SEAL IN HIGH PRESSURE CYLINDERS, FOR EXAMPLE IN HIGH PRESSURE PUMPS

Info

Publication number: DE2319607A1
Application number: DE19732319607
Authority: DE
Inventors: Fritz Drechsler
Original assignee: WEPUKO HYDRAULIK GmbH
Current assignee: WEPUKO HYDRAULIK GmbH
Priority date: 1973-04-18
Filing date: 1973-04-18
Publication date: 1974-10-31

Description

Kolbenabdichtung in Hochdruckzylindern, beispielsweise bei nochdruckpumpen Die Erfindung betrifft einen HochdrucKzylinder mit Kolben und am Umfang des Kolbens anliegenden Dichtungselementen, beispielsweise für Hochdruckpumpen.Piston sealing in high pressure cylinders, for example in still pressure pumps The invention relates to a high pressure cylinder with a piston and on the circumference of the piston adjacent sealing elements, for example for high pressure pumps.

Bisher ist es üblich, die nach außen ragenden Kolbenteile oder die Kolbenstangen bei Hochdruckzylindern mit Dichtungspackungen-nach Art von Stopfbuchsen abzudichten. Dabei sind die Dichtungselemente in einem im Zylindergehäuse ausgebildeten Ringraum am Umfang des Kolbens oder der Kolbenstange angeordnet und in Axialrichtung druckraumseitig an einer Innenschulter des Zylindergehäuses abgestützt. Nach außen hin ist der von Dichtungselementen besetzte Ringraum in Axialrichtung durch einen Stützring begrenzt, der mittels einer konzentrisch zum Zylindergehäuse angeordneten Überwurf-Stopfbuchsmutter unter Pressung der Dichtungselemente axial einwärts bewegt werden kann.So far it has been customary to use the outwardly protruding piston parts or the Piston rods in high-pressure cylinders with sealing packings - like stuffing boxes to seal. The sealing elements are formed in a cylinder housing Annular space arranged on the circumference of the piston or the piston rod and in the axial direction Supported on the pressure chamber side on an inner shoulder of the cylinder housing. Outward there is the annular space occupied by sealing elements in the axial direction through a support ring limited by means of a union gland nut arranged concentrically to the cylinder housing can be moved axially inward under pressure of the sealing elements.

Diese Abdichtung hat den Nachteil, daß der auf die Dichtungselemente ausgeübte Preßdruck von der Niederdruckseite her auf die Dichtungselemente ausgeübt wird. Da es sich bei den Dichtungselementen in erster Linie um verformbare und relativ weiche Dichtungspackungen handelt, bewirkt der durch eine Nachstellung der Stopfbuchsmutter auf die Kolbenabdichtung ausgeübte Preßdruck in erster Linie eine Verformung der unmittelbar am niederdruckseitigen Ende der Dichtungspackung gelegenen Dichtungselemente. Die am druckseitigen Ende der Dichtungspackung gelegenen Dichtungselemente werden häufig von dem ausgeübten Dichtungspreßdruck überhaupt nicht mehr erfaßt und liegen mitunter sogar locker im Ringspalt, so daß sie durch die Kolbenbewegung hin und herbewegt werden können und dadurch verschleißen. Die Abdichtung ist jedoch am wirksamsten, wenn sie bereits in unmittelbarer Nähe des Druckraumes des Zylinders erfolgt.This seal has the disadvantage that the sealing elements exerted pressure exerted from the low pressure side on the sealing elements will. Since the sealing elements are primarily deformable and relative soft packing is caused by readjusting the stuffing box nut pressure exerted on the piston seal is primarily a deformation of the sealing elements located directly at the end of the packing on the low pressure side. The sealing elements located at the pressure-side end of the packing are often no longer grasped at all by the sealing pressure exerted and lie sometimes even loosely in the annular gap, so that they back and forth through the piston movement can be moved and wear out as a result. However, the waterproofing is most effective if it already takes place in the immediate vicinity of the pressure chamber of the cylinder.

Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Stopfbuchsenabdichtung besteht darin, daß die Dichtwirkung unabhängig von den Druckverhältnissen im Druckraum des Zylinders durch die Einstellung der Stopfbuchsmutter und den durch diese Einstellung bewirkten Preßdruck auf die Dichtungspackungen festgelegt ist.Another disadvantage of the conventional gland packing is that the sealing effect is independent of the pressure conditions in the pressure chamber of the Cylinder by adjusting the gland nut and through this setting caused compression pressure on the packing is fixed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenabdichtung bei Hochdruckzylindern zu erreichen, die wirkungsvoller als eine herkömmliche Stopfbuchsenabdichtung ist und bei welcher der Preßdruck auf die Dichtungspackung nicht mehr von Hand eingestellt und nachgestellt werden muß.The invention is based on the object of providing a piston seal To achieve high pressure cylinders that are more effective than a conventional gland packing is and at which the pressure on the packing is no longer set by hand and has to be readjusted.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die axial einseitig am Zylindergehäuse abgestützten Dichtungselemente zwischen der Kolbenumfangsfläche und der Innenwandung einer konzentrischen Spannbüchse angeordnet sind, die im Zylindergehäuse längsverschiebbar und abgedichtet gelagert ist, mit einer inneren Stirnwandung den von den Dichtungselementen belegten Ringspalt druckraumseitig begrenzt und dem Druckraum zugekehrt eine vom Druckmedium beaufschlagte Außenstirnseite aufweist, deren wirksame Fläche größer ist als die wirksame Fläche der inneren Stirnwandung.The object is achieved according to the invention in that the Sealing elements supported axially on one side on the cylinder housing between the piston circumferential surface and the inner wall of a concentric clamping sleeve are arranged in the cylinder housing Is mounted longitudinally displaceable and sealed, with an inner end wall the The annular gap occupied by the sealing elements is limited on the pressure chamber side and the pressure chamber has on the other hand an outer end face acted upon by the pressure medium, whose effective Area is greater than the effective area of the inner end wall.

Bei einer Kolbenabdichtung gemäß der Erfindung wird der auf die Dichtungselemente ausgeübte und die Dichtwirkung bestimmende Druck durch das Druckmedium im Hochdruckzylinder ausgeübt. Bei steigendem Druck im Hochdruckzylinder steigt also auch der Dichtungsdruck. Bei fallendem Druck im Hochdruckzylinder fällt auch der auf die Dichtung ausgeübte Dichtungsdruck, was eine Verminderung der Gleitreibung des Kolbens und eine Verschleißminderung der Dichtungselemente bedeutet. Besonders vorteilhaft ist auch, daß der Druck auf die Dichtungselemente, die beispielsweise aus Packungsschnüren bestehen können, von der Druckraumseite des Hochdruckzylinders her erfolgt.In a piston seal according to the invention, the is on the sealing elements pressure exerted and determining the sealing effect by the pressure medium in the high-pressure cylinder exercised. As the pressure in the high pressure cylinder rises, so does the seal pressure. When the pressure in the high pressure cylinder falls also the one on the Seal exerted seal pressure, which reduces the sliding friction of the piston and means a reduction in wear of the sealing elements. Particularly beneficial is also that the pressure on the sealing elements, for example from packing cords can exist, takes place from the pressure chamber side of the high pressure cylinder.

Die Spannbüchse kann zweckmäßig in Spannrichtung unter Federvorspannung stehen. Diese Federvorspannung wird so gewählt, daß sie die beim Vorlauf des Kolbens durch Reibung an den Dichtungselementen in der Dichtung auftretende Axialkraft überwindet, die Dichtungspackung also auch bei drucklosem Hochdruckzylinder zusammenhält und Volumenänderungen der Dichtungspackung infolge Verdichtung des Dichtungsmaterials und/oder Verschleiß ausgleicht. Diese Nachstellwirkung kann durch ein Anzeigeorgan sichtbar gemacht werden, das vorteilhafterweise am Ende der Spannbüchse angebracht ist und durch eine Sichtöffnung im Zylindergehäuse hindurch von außen erkennbar ist. Dieses Anzeigeorgan kann als Anzeige stab ausgebildet sein, der durch einen Längsschlitz des Zylindergehäuses hindurch nach außen ragt und erkennen läßt, wann der Einbau einer neuen Dichtungspackung erforderlich ist.The clamping sleeve can expediently be spring preloaded in the clamping direction stand. This spring preload is chosen so that it is the same as when the piston moves forward overcomes the axial force occurring due to friction on the sealing elements in the seal, the packing thus holds together even when the high-pressure cylinder is depressurized and Changes in volume of the packing due to compression of the sealing material and / or compensates for wear. This readjusting effect can be achieved by a display element be made visible, which is advantageously attached to the end of the clamping sleeve and can be seen from the outside through a viewing opening in the cylinder housing is. This display member can be designed as a display rod, which is through a Longitudinal slot of the cylinder housing protrudes outwards and shows when the installation of a new packing is required.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kolbenabdichtung für Hochdruckzylinder ist in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt.An embodiment of a piston seal designed according to the invention for high pressure cylinders is shown schematically in the accompanying drawing.

Die Zeichnung zeigt einen zentralen Längsschnitt durch einen Endbereich eines Hochdruckzylinders 2 mit dem von außen durch eine Stirnwandung 21 des Zylinders 2 bis in den Druckraum 3 des Zylinders ragenden Kolben 1. In der schematischen Darstellung ist die Stirnwandung 21 einstückig mit dem Zylindergehäuse dargestellt. In Wirklichkeit ist sie zur Einführung der Dichtungseinrichtung lösbar mit dem Zylindergehäuse verbunden.The drawing shows a central longitudinal section through an end region of a high pressure cylinder 2 with the outside through an end wall 21 of the cylinder 2 piston 1 protruding into the pressure chamber 3 of the cylinder. In the schematic illustration the end wall 21 is shown in one piece with the cylinder housing. In reality it is detachably connected to the cylinder housing for the introduction of the sealing device.

Die Abdichtung des längsverschiebbaren Kolbens 1 erfolgt durch Dichtungselemente 4, die beispielsweise aus Packungsschnüren bestehen. Die Dichtungselemente 4 liegen, in Axialrichtung durch zwei Stützringe 5 und 6 begrenzt, am Umfang des Kolbens 1 an und sind in einem Ringraum untergebracht, der nach außen durch eine konzentrisch zum Kolben angeordnete Spannbüchse 7 begrenzt ist. Die Spannbüchse 7 ist im Zylindergehäuse 2 längsverschiebbar angeordnet und auf ihrer Außenseite zum Zylindergehäuse 2 hin durch einen Dichtring 8 abgedichtet.The longitudinally displaceable piston 1 is sealed by sealing elements 4, which for example consist of packing cords. The sealing elements 4 are Limited in the axial direction by two support rings 5 and 6, on the circumference of the piston 1 and are housed in an annular space that is concentric to the outside through a to the piston arranged clamping sleeve 7 is limited. The clamping sleeve 7 is in the cylinder housing 2 arranged to be longitudinally displaceable and towards the cylinder housing 2 on its outside sealed by a sealing ring 8.

Während der Stützring 6 an der Stirnseite 21 des Zylindergehäuses 2 abgestützt ist, liegt der Stützring 5 gegen eine innere Stirnwandung 71 der Spannbüchse an. Die Fläche dieser inneren Stirnwandung 71, mit welcher die Spannbüchse 7 auf die Dichtungselemente in Axialrichtung drücken kann, ist kleiner als die dem Druckraum 3 des Zylinders zugekehrte Außenstirnseite 72 der Spannbüchse 7, auf welche vom Druckraum her das insbesondere hydraulische Druckmedium einwirken kann.While the support ring 6 on the end face 21 of the cylinder housing 2 is supported, the support ring 5 lies against an inner end wall 71 of the clamping sleeve at. The surface of this inner end wall 71, with which the clamping sleeve 7 on the sealing elements can press in the axial direction is smaller than that of the pressure chamber 3 of the cylinder facing outer face 72 of the clamping sleeve 7, on which from Pressure chamber ago the hydraulic pressure medium in particular can act.

In einer der Außenstirnseite 72 gegenüberliegenden Innenschulter des Zylindergehäuses 2 sind achsparallele Blindbohrungen 22 zur Aufnahme von Schraubendruckfedern 9 ausgebildet, die als Vorspannfedern für die Spannbüchse 7 dienen und einerseits am Ende der Blindbohrungen 22 im Zylindergehäuse 2 und anderseits an der Außenstirnseite 72 der Spannbüchse 7 abgestützt sind.In one of the outer face 72 opposite inner shoulder of the Cylinder housing 2 are axially parallel blind bores 22 for receiving helical compression springs 9 formed, which serve as prestressing springs for the clamping sleeve 7 and on the one hand at the end of the blind bores 22 in the cylinder housing 2 and on the other hand on the outer face 72 of the clamping sleeve 7 are supported.

Am äußeren, niederdruckseitigen Ende der Spannbüchse 7 ist ein radialgerichteter Anzeigestab 10 befestigt, der durch einen Längsschlitz 23 im Zylindergehäuse 2 nach außen ragt und durch seine Relativstellung zum Zylindergehäuse 2 anzeigt, wie weit die automatische Nachstellung der Spannbüchse fortgeschritten und wann eine Erneuerung der Dichtungspackung erforderlich ist.At the outer, low-pressure end of the clamping sleeve 7 is a radially directed Indicator rod 10 attached, through a longitudinal slot 23 in the cylinder housing 2 after protrudes outside and shows by its position relative to the cylinder housing 2 how far the automatic readjustment of the clamping sleeve progressed and when a renewal the packing is required.

Die Dichtungselemente 4 werden also über die Spannbüchse 7 von dem im Druckraum 3 des Zylindergehäuses 2 befindlichen Druckmedium unter Axialdruck gesetzt und dadurch in dichte Anlage gegen die Kolbenaußenfläche gebracht. Die durch die Außenstirnseite 72 der Spannbüchse 7 gebildete wirksame Druckfläche für das Druckmedium ist größer als die auf die Dichtungselemente einwirkende Fläche der inneren Stirnwandung 71 der Spannbüchse 7 und als die Abstützfläche des Stützringes 6. Durch die Abmessung dieser wirksamen Flächen der Spannbüchse läßt sich der vom Druckverlauf im Druckraum 3 abhängige Dichtungsdruck auf die Dichtungselemente 4 vorbestimmen.The sealing elements 4 are so on the clamping sleeve 7 of the Pressure medium located in the pressure chamber 3 of the cylinder housing 2 under axial pressure set and thereby brought into tight contact with the piston outer surface. By the outer face 72 of the clamping sleeve 7 formed effective pressure surface for the The pressure medium is larger than the area of the acting on the sealing elements inner end wall 71 of the clamping sleeve 7 and as the support surface of the support ring 6. The dimensions of these effective areas of the clamping sleeve can be used by the Pressure curve in pressure chamber 3 dependent seal pressure on the sealing elements 4 predetermine.

Durch die Druckfedern 9 wird ein dauernder Mindestdichtdruck aufrechterhalten und eine automatische Nachstellung der Dichtungselemente bei einer Volumenveränderung dieser Dichtungselemente infolge Verdichtung und Verschleiß bewirkt.A permanent minimum sealing pressure is maintained by the compression springs 9 and automatic readjustment of the sealing elements when the volume changes this causes sealing elements as a result of compression and wear.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. High pressure cylinder with piston and resting on the circumference of the piston Sealing elements, for example for high-pressure pumps, characterized in that that the sealing elements (4) supported axially on one side of the cylinder housing (2) between the piston circumferential surface and the inner wall of a concentric clamping sleeve (7) are arranged, which are longitudinally displaceable and sealed in the cylinder housing (2) (Sealing ring 8) is mounted, with an inner end wall (71) of the sealing elements (4) occupied annular gap is limited on the pressure chamber side and one facing the pressure chamber has the outer end face (72) acted upon by the pressure medium, the effective area of which is greater than the effective area of the inner end wall (71).

2. High pressure cylinder according to claim 1, characterized in that the clamping sleeve (7) is under spring tension (compression springs 9) in the clamping direction.

3. High pressure cylinder according to claim 1 and / or claim 2, characterized characterized in that the clamping sleeve (7) at its low-pressure end with a Indicator element is provided through a viewing opening in the cylinder housing (2) can be seen from the outside.

4. High pressure cylinder according to claim 2, characterized in that the preload springs (9) between an inner shoulder of the cylinder housing (2) and the outer end face (72) of the clamping sleeve (7) are clamped.

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