DE2524844A1

DE2524844A1 - Dichtungs-verfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE2524844A1
Application number: DE19752524844
Authority: DE
Inventors: Alan Wycliffe Sparrow
Original assignee: Perkins Engines Ltd
Current assignee: Perkins Ltd
Priority date: 1974-06-05
Filing date: 1975-06-04
Publication date: 1976-01-02
Also published as: SE7506397L; GB1474946A

Description

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4. Juni 1975

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Beschreibung

zu der Patentanmeldung

PERKINS ENGIUES LIMITED, London, England

betreffend Dichtungs-Verfahren und -Vorrichtung

Die Erfindung betrifft Dichtungs-Verfahren und -Vorrichtungen, die insbesondere, jedoch nicht ausschließlich bei hin- und herbewegbaren Stangen anwendbar sind.

Es ist bekannt, eine Dichtungsvorrichtung vorzusehen, zu der eine Stopfbuchse und eine Stange gehören, bei der zwischen der Stange und der Stopfbuchse bzw. der Dichtungspakkung ein konischer Spalt vorhanden ist, der bewirkt, daß Öl hydrodynamisch längs der Dichtungsvorrichtung aus einer Zone niedrigen Drucks zu einer Zone hohen Drucks gepumpt wird. Ein ίΊίβ3βη von öl in der entgegengesetzten Richtung wird hierbei durch die enge Toleranz zwischen der Stange und der Dichtungsvorrichtung im wesentlichen unterbunden, doch führt die hin- und hergehende Bewegung der Stange zu einer Abnutzung der den konischen Spalt abgrenzenden Fläche, und da die Konizität zur Erzielung einer ausreichenden Pumpwirkung sehr gering sein muß, arbeitet die Dichtungsvorrichtung dann nicht mehr einwandfrei.

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Ferner wurde bereits vorgeschlagen, eine gesonderte Hochdruckölpumpe mit einer zylindrischn Stopfbuchse zu verwenden, doch hat sich diese Anordnung als zu kostspielig erwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Nachteile möglichst weitgehend auszuschalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Erfindung eine Dichtungsvorrichtung geschaffen worden, die eine Stopfbüchse aus einem plastisch verformbaren Material auf v/eist, ferner eine gegenüber der Stopfbuchse hin- und herbewegbare Stange sowie eine auf der Stange angeordnete Einrichtung, welche die Stopfbuchse so verformt, daß zwischen der Stange und der Stopfbuchse' ein konischer Spalt entsteht.

Die genannte Einrichtung ist vorzugsweise als konischer Abschnitt der Stange ausgebildet, der jeweils an einem Ende der Hubstrecke der Stange mit der Stopfbüchse zusammenarbeitet und sie verformt.

Bei dem plastisch verformbaren Material handelt es sich vorzugsweise um glasfaserverstärktes Polytetrafluoräthylen.

Ferner ist vorzugsweise mindestens ein Teil der Stopfbuchse gegen die Stange elastisch vorgespannt, um eine enge Passung zwischen den beiden Teilen zu gewährleisten.

Außerdem ist durch die Erfindung eine Maschine geschaffen worden, die einen Zylinder mit ihn abschließenden Stirnwänden aufweist, ferner einen in dem Zylinder hin- und her-

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bewegbaren Kolben, eine mit dem Kolben verbundene, zusammen damit bewegbare Kolbenstange, die durch mindestens eine Stirnwand des Zylinders ragt, sowie eine Mchtungsvorrichtung mit einer Stopfbuchse aus einem plastisch verformbaren Material, die in die betreffende Stirnwand eingebaut ist, und durch die die Kolbenstange hindurchragt, wobei die Kolbenstange mit einer Einrichtung versehen ist, die dazu dient, zwischen der Kolbenstange und der Stopfbuchse einen konischen Ringspalt entstehen zu lassen, so daß längs der Stopfbuchse entwichene Flüssigkeit durch den hydraulischen JDruck zurückgefördert wird, der durch die Bewegung der Kolbenstange gegenüber der Stopfbuchse erzeugt wird.

Bei der genannten Einrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen konischen Abschnitt, mit dem die Kolbenstange versehen ist, und der mit der Stopfbuchse zusammenarbeitet, sobald die Kolbenstange ein Ende ihrer Hubstrecke erreicht.

Schließlich ist durch die Erfindung ein Verfahren zum Bewirken einer Abdichtung zwischen zwei unterschiedlichen Drücken ausgesetzten Zonen geschaffen worden, das darin besteht, daß eine Stopfbuchse aus einem plastisch verformbaren Material und eine ihr gegenüber hin- und herbewegbare Stange vorgesehen werden, daß zuerst die Stopfbüchse so angeordnet wird, daß sie die Stange umschließt, daß zweitens die Stange mit einem konischen Abschnitt oder Bauteil versehen wird, und daß drittens ermöglicht wird, daß der konische Abschnitt bzw. das Bauteil zur Anlage an der Stopfbüchse kommt,, sobald sich die Stange einem Ende ihrer Hubstrecke nähert, danit längs des restlichen Teils der Hubstrecke ein konischer Ring-

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raum zwischen der Stopfbüchse und der Stange entsteht.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Längsschnit durch eine Ausführungsform einer Dichtungsvorrichtung.

Gemäß der Zeichnung ist eine Stange in Gestalt einer Kolbenstange 1 mit einem in einem Zylinder 3 gleitend geführten Kolben 2 starr verbunden. Die Kolbenstange 1 ragt durch eine ringförmige Dichtungsbuchse 4, die in den Zylinder 3 eingebaut ist und z.B. durch einen in dem Zylinder herrschenden hohen Druck in ihrer Lage gehalten wird und eine Abdichtung zwischen einer Aussparung 9 und der Außenseite des Zylinders 3 bewirkt. Die Kolbenstange 1 weist zwei konzentrisch angeordnete Abschnitte 5 und 6 von verschiedenem Durchmesser auf, die durch einen konischen Abschnitt 7 verbunden sind. Die Dichtungsbuchse 4, die aus einem plastisch verformbaren Material, z.B. glasfaserverstärktem Polytetrafluoräthylen, besteht, ist gegen die Kolbenstange 1 durch eine ringförmige Feder 8 vorgespannt. Die Aussparung 9 ist in dem Zylinder 3 nahe der Kolbenstange 1 angeordnet und dient dazu, eine Flüssigkeit - vorzugsweise Öl - aufzunehmen.

Während des Betriebs wird der Kolben 2 dadurch veranlaßt, sich in dem Zylinder 3 auf- und abzubewegen, daß auf seine beiden Seiten unterschiedliche Drücke wirken. Bewegt sich der Kolben 2 auf die Aussparung 9 zu, wird ein Vorbeiströmen von Öl aus der Aussparung längs der Dichtungsbuchse

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dadurch eingeschränkt, daß die Feder 8 die Dichtungsbuchse fest an die Kolbenstange andrückt. Jedoch wird eine kleine Ölmenge durch die Kolbenstange 1 an der Dichtungsbuchse 4 vorbei nach unten gefördert, so daß es erforderlich ist, diesen Ölverlust zu ersetzen. Sobald der Kolben 2 gemäß der Zeichnung das untere Ende seiner Hubstrecke erreicht hat, kehrt sich seine Bewegungsrichtung um, woraufhin sich der Kolben gegenüber der Dichtungsbuchse nach oben bewegt. Sobald sich der Kolben dem oberen Ende seiner Hubstrecke nähert, kommt der konische Abschnitt 7 zur Anlage an der Dichtungsbuchse 4» so daß ein konischer Ringspalt zwischen der Kolbenstange und der Dichtungsbuchse entsteht. Bewegt sich der Kolben beim nächsten Aufwärtshub erneut von der Aussparung 9 weg, bewirkt der konische Ringspalt am Umfang der Kolbenstange 1, daß auf der Kolbenstange vorhandenes Öl hydrodynamisch nach oben in die Aussparung 9 hineingepumpt wird, um den Ölvorrat 10 zu ergänzen. Der konische Ringspalt 11 wird durch den konischen Abschnitt 7 am Ende jedes Aufwärtshubes des Kolbens 2 "regeneriert", so daß jede Formänderung des Ringspaltes als Folge einer Abnutzung der Dichtungsbuchse durch die Kolbenstange ausgeglichen wird. Der Neigungswinkel bzw. der Kegelwinkel des Konischen Abschnitts 7 muß sehr klein sein und darf nur in der Größenordnung von 0,15 liegen, wenn eine ausreichende Pumpwirkung erzielt werden soll, und jede Veränderung der konischen Form des Ringspaltes als Folge einer Abnutzung der Dichtungsbuchse durch die Kolbenstange würde die Wirksamkeit der Dichtungs.vorrichtung beeinträchtigen. Durch die Erfindung ist jedoch eine Dichtungs-vorrichtung geschaffen worden, bei der der koni3ch_ke Ringspalt

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stäiidig erhalten bleibt, so daß die Dichtungsvorrichtung ihre Wirksamkeit behält.

Die beschriebene Dichtungsvorrichtung läßt sich insbesondere bei Stirlingmaschinen anwenden, bei denen es erforderlich ist, im Arbeitszylinder sehr hohe Drücke aufrechtzuerhalten. Ein Versagen der Abdichtung zwischen Zylinder und Kolbenstange führt zu einerm vollständigen Versagen der Maschine, und daher muß die Wirksamkeit der Dichtungsvorrichtung ständig erhalten bleiben.

Die Kolbenstange kann auch auf anddre ^T.7eise mit dem konischen Abschnitt 7 versehen werden, z.B. durch entsprechendes Aufplattieren einer zylindrischen Kolbenstange oder durch Anbringen einer konischen Buchse.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die offenbarte räumliche Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.

Patentansprüche

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

/iA Dichtungsvorrichtung, gekennzeichnet : durch eine Dichtungsbuchse. (4) aus einem plastisch verformbaren Material, eine gegenüber der Dichtungsbuchse hin- und herbewegbare Stange (1) und eine auf der Stange vorhandene Einrichtung (7) zum Verformen der Dichtungsbuchse derart, daß zwischen der Stange und der Dichtungsbuchse ein konischer Ringspalt (11) entsteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die auf der Stange (1) vorhandene Einrichtung zum Verformen der Dichtungsbuchse (4) aus einem konischen Abschnitt (7) der Stange besteht, die an einem Ende der Hubstreoke der Stange zur Anlage an der Dichtungsbuchse bringbar ist, um die Dichtungsbuchse zu verformen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das verformbare Material der Dichtungsbuchse (4) glasfaserverstärktes Polytetrafluoräthylen ist.
4· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein Teil der Dichtungsbuchse (4) gegen die Stange (1) elastisch vorgespannt ist, um einen engen Sitz zwischen den beiden Teilen zu gewährleisten.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Umfangsfläche des konischen Abschnitts (7) der Stange (1) unter einem Winkel in der Größenordnung von 0,15° zur Achse der Stange verläuft.
6. Maschine, dadurch gekennzeichnet , daß ein Zylinder (3) mit ihn abschließenden Stirnwänden vorhanden ist, daß in dem Zylinder ein Kolben (2) hin- und herbewegbar ist, daß mit dem Kolben eine zusammen mit ihm bewegbare, durch mindestens eine Stirnwand des Zylinders ragende Kolbenstange (1) verbunden ist, daß eine Dichtungseinrichtung vorhanden ist, zu der eine an der Stirnwand des Zylinders befestigte Dichtungsbuchse (4) aus einem elastisch verformbaren Material gehört, daß die Kolbenstange durch die Dichtungsbuchse ragt, und daß die Kolbenstange eine Einrichtung (7) zum Erzeugen eines konischen Ringspaltes (11) zwischen der Kolbenstange und der Dichtungsbuchse aufweist, so daß längs der Dichtungsbuchse entweichende Leckflüssigkeit durch die Dichtungsbuchse hindurch durch einen hydraulischen Druck zurückgefördert wird, der durch die Bewegung der Kolbenstange gegenüber der Dichtungsbuchse erzeugt wird.
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß es sich um eine Stirlingmachine handelt.
8. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß zu der genannten Einrichtung ein konischer Abschnitt (7) gehört, mit dem die Kolbenstange (1) versehen ist, und der zur Anlage an der Dichtungsbuchse (4)

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kommt, wenn die Kolbenstange ein Ende ihrer Hubstrecke erreicht.
9. . Verfahren zum Bewirken einer Abdichtung zwischen zwei unterschiedlichen Drücken ausgesetzten Zonen, dadurch gekennzeichnet , daß eine Dichtungsbuchse aus einem plastisch verformbaren Material und eine gegenüber der Dichtungsbuchse hin- und herbewegbare Stange bereitgestellt werden, daß die Dichtungsbuchse so angeordnet wird, daß sie die Stange umschließt, daß die Stange mit einem konischen Abschnitt oder Bauteil versehen wird, und daß es dem konischen Abschnitt oder Bauteil ermöglicht wird, zur Anlage an der Dichtungsbuchse zu kommen, wenn die Stange ein Ende ihrer Hubstrecke erreicht, so daß zwischen der Dichtungsbuchse und der Stange ein konischer Ringspalt erzeugt wird, der während des verbleibenden Teils der Hubstrecke erhalten bleibt.

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