DE2937459A1 - Dichtungsanordnung fuer eine kolbenpumpe - Google Patents
Dichtungsanordnung fuer eine kolbenpumpeInfo
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Description
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für eine Kolbenpumpe»
insbesondere eine Hoch- bzw. Hochstdruckpumpe, als Dichtungsmittel in einem Dichtungsspalt zwischen Plunger und
Zylinder bestehend aus wenigstens zwei hintereinander angeordneten Dichtungssatzen.
Zur Abdichtung des Dichtungsspaltes zwischen Plunger und Zylinder
bei Hoch- und Höchstdruckpumpen sind verhältnismäßig lange Dichtungen erfoderlich. Dabei ergibt sich besonders bei dem
vom Druckmedium am weitesten entfernt liegenden Dichtungsabschnitt die Gefahr des Trockenlaufs, da in diesem Bereich schlechte
Schmierverhältnisse herrschen* Grundsätzlich ist es weiterhin
problematisch, den Dichtungsspalt konstant zu halten, weil der elastische Zylinder sich beim Druckhub des Plungers aufweitet
und beim Saughub wieder zusammenzieht.
Eine Lösung, um den Dichtungsspalt konstant zu halten, ist in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 28
46 172.5 beschrieben, wonach besonders ausgebildete schwimmend
gelagerte Dichtungshülsen hintereinander in dem Dichtungsspalt angeordnet sind. Dies bedeutet aber, daß keine handelsüblichen
Dichtungen verwendbar sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtungsanordnung der eingangs
genannten Axt zu schaffen, bei der die Gefahr des Trockenlaufs praktisch ausgeschaltet wird, während trotzdem handelsübliche
Dichtungen verwendbar sind.
Biese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die 'Dichtungssätze getrennt
voneinander abgestützt sind und ein Dichtungssatz eine Vorabdichtung und ein oder mehrere Dichtungssätze eine Endabdichtung
liefern, wobei letztere jeweils in einer von einer Hülse gebildeten Kammer aufgenommen werden, während der oder
die BichtnngEsätze für die Endabdichtung durch die Hülsen ra-
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dial im Zuge des Druckhubs des Plungers hydraulisch in Abhängigkeit
von dem spezifischen Flüssigkeitsdruck während des Druckhubs vorspannbar sind.
Die Dichtungsanordnung ist somit mindestens zweistufig auszuführen,
wobei jede einzelne Stufe eine selbständige Dichtungseinheit bildet und die erste Stufe zur Vorabdichtung und die folgenden
Stufen zur Endabdichtung dienen. Da die einzelnen Dichtungssätze unabhängig voneinander abgestützt werden, wird das
Auftreten eines unerwünscht hohen und schädlichen Preßdruckes auf die Endabdichtung vermieden.
Der Dichtungssatz für die Vorabdichtung, der in konventioneller Weise einbaubar ist, wird infolge der Ausdehnung und des Zusammenziehens
des Zylinders während der Hubbewegung des Plungers durch einen hydrodynamischen Schmierfilm geschmiert, der für
eine ausreichende Wärmeabfuhr sorgt.
Auf die Endabdichtung(en) wirkt sich hingegen diese Atembewegung des Zylinders nicht aus, vielmehr wird durch die axiale
Vorspannung der Endabdichtung mittels der Druckflüssigkeit ein konstant gehaltener Dichtungsspalt erzeugt und damit eine exakte
Abdichtung erhalten. Die hydraulische Vorspannung erfolgt in Abhängigkeit vom spezifischen Flüssigkeitsdruck, wobei eine
anteilmäßige Druckabsenkung in jeder Dichtungsstufe Berücksichtigung findet.
Während somit gute Gleit-Schmierverhältnisse, eine gute Wärmeabfuhr,
eine selbständige Einstellung des Dichtungsspaltes in Abhängigkeit vom Pumpendruck bei der oder den Endabdichtungen,
minimale Leckage, Verschleißkompensation, gute Abdichtung gegen Nebenluft und wartungsfreier Langzeitbetrieb erzielt werden,
ergibt sich außerdem ein fertigungstechnisch und montagemäßig einfacher Aufbau und Resistenz gegen unterschiedliche Fördermedien.
Ein aufwendiges Einschleifen und Polieren, wie es bei sogenannten "berührungslosen Dichtungen" notwendig ist, entfällt.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer in der beigefügten
Abbildung dargestellten Pumpenzylindereinheit für eine Kolbenpumpe mit einer bevorzugten Ausführungsform für die Dichtungsanordnung
näher erläutert.
Der dargestellte Zylinder Io besitzt einen sich stufenförmig
in Richtung des Druckhubs im Durchmesser vermindernden Innenssantel
11 zur Aufnahme eines in dem Zylinder 1o mittels eines nicht dargestellten Antriebs hin- und herbeweglichen Plungers
12.
Ein erster Dichtungssatz 13 ist zwischen zwei von dem Plunger 12 durch einen Ringspalt getrennten Ringen 14, 15 angeordnet
und in den Innen^antel 11 eingesetzt, wobei sich der in Richtung
des Druckhubs des Plungers 12 vorne befindliche Eing 15
an einer Scimlter 16 des Isnenaiafltels 11
Der in Eiehtwig des Druckhubs hintere fiing 14 stützt sich an
der Stirnfläche einer Hülse 17 ab, die in dem Innenmantel H
angeordnet ist und aen Dichtungssatz 13 gegen die Schulter 16
vorpreßt, indem die Hülse 17 über einen Einsatzkörper 18 mit Hilfe einer Gewindemutter 13, die in den Innenmantel 11 eingeschraubt
ist, axial verspannt wird« Benachbart zu dem Ring 14
ist der Innensiantel 11 erweitert und besitzt daher eine Schulter
2o, über die der Hing 14 hinauskragt, so daß zwischen der
Stirnseite der Hülse 17 5-ind der Schulter 2o ein Zwischenraum
existiert.
Me Hülse 17 weist eine an inrer dem Ring 14 zugewandten Seite durch eine Schulter 21 verengte Xasuser auf. In dieser.Kammer
ist ein zweiter Dichtungssatz 22 angeordnet, der sich einerseits
an dem Einsatzkörper 18 und andererseits über einen fiing 23 uad eine Vorspannfeder 24 an der Schulter 21 abstützt. Der
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Ring 23 und der sich von der Schulter 21 zum Ring 14 erstreckende
Bereich der Hülse 17 sind durch einen Ringspalt von dem Plunger 12 getrennt.
Die Hülse 17 weist in dem Bereich, in dem die Vorspannfeder 24
aufgenommen wird, zwei Gruppen von sich zum Außenumfang der Hülse 17 erstreckenden Durchtrittsbohrungen 25 auf. Die erste Gruppe
von Durchtrittsbohrungen 25 (beispielsweise zwei oder vier) ist benachbart zu der Schulter 21 angeordnet und mündet in einem
Ringspalt 26 zwischen dem Außenumfang der Hülse 17 und dem Innenmantel 11 des Zylinders 1o, wobei der Ringspalt 26 mit dem
Zwischenraum zwischen der Stirnseite der Hülse 17 und der Schulter 2o des Innenmantels 11 in Verbindung steht.
Die zweite Gruppe von Durchtrittsbohrungen 25 ist benachbart zu dem Ring 23 angeordnet und mündet ebenfalls in einem Ringspalt
27 zwischen der Außenfläche der Hülse 17 und dem Innenmantel 11, wobei sich der Ringspalt 27 axial entgegengesetzt zu dem Ringspalt
26 und mindestens teilweise über den Bereich erstreckt, in dem auf der Innenseite der Hülse 17 der Dichtungssatz 22 angeordnet
ist. Die beiden Ringspalte 26, 27 werden durch entsprechend abgedrehte Hülsenabschnitte mit vermindertem Außendurchmesser
gebildet und durch einen ringförmigen Bereich der Hülse 17 mit einem Außendurchmesser praktisch gleich dem Innendurchmesser
des Innenmantels 11 getrennt.
An der dem Einsatzkörper 18 zugewandten Seite liegt die Hülse 17 praktisch an dem Innenmantel 11 an und ist mit einer außenumfänglichen
Nut zur Aufnahme einer Ringdichtung 28 versehen. Zweckmäßigerweise besitzt der Einsatzkörper 18 einen rohrförmigen
Ansatz, der in die Hülse 17 eingesetzt ist und zum Vorpressen des Dichtungssatzes 22 dient.
Vorzugsweise ist zwischen der Innenwand der Bohrung des Einsatzkörpers
18 und dem Plunger 12 eine Ringkammer 29 ausgebildet, die über Kanäle 3o mit einem am Innenmantel 11 vorgesehe-
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nen Ringkanal 31 verbunden ist, der seinerseits mit einer Kühlmittelzuführleitung
32 und einer Bohrung 33 in dem Zylinder 1o zur Abfuhr des Kühlmittels in Verbindung steht. Zur Abdichtung
des Kühlmittelbereichs dienen die Ringdichtung 28, eine in einer Ringnut des Einsatzkörpers angeordnete Ringdichtung 34-
und ein weiterer Dichtungssatz 35 auf dem Plunger 12, der von
einer in den Einsatzkörper 18 eingeschraubten Mutter 36 gegen
eine Schulter des Einsatzkörpers 18 gepraßt wird, sowie der Dichtungssatz 22 selbst.
Die Dichtungssätze 13» 22 und 35 sind georäuchliche Packungen,
Lamellendichtungen, wie sie etwa in der deutschen Patentanmeldung P 29 13 229 besehrieben sind, oder sonstige handelsübliche
Gleiteinsätze.
Der Dichtungssatz 13 dient zur Vorabdichtung, hierbei handelt
es sich um einen konventionell eingebauten Dichtungssatz. Er ist der Atembewegung des Zylinders 1o ausgesetzt und führt daher
nur zu einer Vorabdichtung, die diesen Dichtungssatz 13 nicht überbeansprucht. Denn die radiale Atembewegung begünstigt
die Bildung eines hydrodynamisehen Schmierfilms tmd sorgt für
eine ausreichende Wärmeabfuhr.
Für den Dichtungssatz 22, der zur Endabdichtung dient, ist dagegen
eine derartige Ateiabewegung unterbunden^ xun durch einen
Y<323 Flüssigkeitsdruck unabhängig ·- konstant gehaltenen Biehtungsspalt
eine exakte Abdichtung zu liefern. Aufgrund der vorgesehenen Hingspalte 26, 27 wird die Hülse 1? und damit der
Dichtungssatz 22 im Zuge des Druckhubs des Plungers 12 radial hydraulisch vorgespannt. Dies erfolgt in Abhängigkeit vom
spezifischen Flüssigkeitsdruck, wobei eine anteilmäßige Druckabsenkung in jeder Biehtungsstufe bei der eventuellen Verwendung
mehrerer hintereinander geschalteter Dichtungssätze für
die Endabdichtung stattfindet. Die Vorspannfeder 24 bewirkt
die Festlegung des Dichtungssatzes 22, bevor eine nydrauliscae
Anpreßkraft vorhanden Ist.
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'■Τ :;λ
-9- -'■ it
DaT.it durch die Aufweitung des Zylinders Ίο während des Druckhubs
die Einhaltung der Spaltdichtung nicht gestört wird, ist die Hülse 17 allseitig von Druckmittel umspült und beaufschlagt,
Hierdurch wird bewirkt, daß sich zwar der Zylinder 1o im Verhältnis
zum Innendruck ausdehnt, die schwimmend hierzu angeordnete Hülse 17 aber davon unberührt bleibt.
Ferner wird durch das vorgespannte Flüssigkeitsvolumen, welches sich zwischen den Dichtungssätzen 13 und 22 befindet, das Eindringen
von Nebenluft im Zuge des Saughubes ausgeschlossen, wodurch Kavitationsschäden unterbunden werden. Ferner wird eine
automatische Verschleißkompensation bewirkt.
Das vorgesehene Kühlsystem garantiert eine gründliche Wärmeabfuhr.
Das Kühlwasser gelangt über den Innenmantel 11 direkt an die Plunger-Oberfläche und unterstützt die Wärmeabfuhr von der
Endabdichtung.
Die hydraulische Vorspannung der Hülse 17 in axialer Richtung
zur Gewindemutter 19 hin führt zu einer hauptsächlich statischen Vorspannung der letzteren, wodurch hierfür eine Rüttelsicherung
geliefert und die Dauerbruchgefahr für das Gewinde praktisch ausgeschaltet wird.
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/to.
L e e r s e i t e
Claims (1)
- Ansprüche1. Dichtungsanordnung für eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Hoch- oder Höchstdruckpumpe, als Dichtungsmittel in einem Dichtungsspalt zwischen Plunger und Zylinder bestehend aus wenigstens zwei hintereinander angeordneten Dichtungssätzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungssätze (13» 22) getrennt voneinander abgestützt sind und ein Dichtungssatz (13) eine Vorabdichtung und ein oder mehrere Dichtungssätze (22) eine Endabdichtung liefern, wobei letztere jeweils in einer von einer Hülse (17) gebildeten Kammer aufgenommen werden, während der oder die Dichtungssätze (22) für die Endabdichtung durch die Hülsen (17) radial nach innen im Zuge des Druckhubs des Plungers (12) hydraulisch in Abhängigkeit von dem spezifischen Flüssigkeitsdruck während des Druckhubs vorspannbar sind.2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungssatz (13) für die Vorabdichtung+lediglich axial mechanisch vorgespannt ist.3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (17) innen- und außenseitig druckmittelumspült ist.+ 'vor dem Auftreten hydraulischer Anpreßkräfte1300U/04204. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Hülse (14) eine Vorspannfeder (24) für den Dichtungssatz (22) für die Endabdichtung angeordnet ist.5· Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (17) zur Ausbildung eines Ringspaltes (26, 27) mit dem Innenmantel (11) des Zylinders (1o) einen Bereich mit verringertem Durchmesser aufweist, der sich wenigstens teilweise außenumfänglich über den Bereich erstreckt, in dem innenumfänglich der Dichtungssatz (22) für die Endabdichtung angeordnet ist.6. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (17) auf der dem Dichtungssatz (13) für die Vorabdichtung zugewandten Stirnseite hydraulisch vorspannbar ist.7· Dichtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (26, 27) zwei axial getrennte Bereiche aufweist, von denen sich einer bis auf die Stirnseite der Hülse (17) erstreckt.8. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungssatz (13) für die Vorabdichtung über die Hülse (17) axial vorgespannt ist.9· Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Dichtungssätze (22) für die Endabdichtung gekühlt sind.1o. Dichtungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Plungers (12) benachbart zu dem endseitigen Dichtungssatz (22) direkt mit Kühlmittel beaufschlagbar ist.1300U/CK2011. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, . daß die Kühlmittelzufuhr über einen Einsatzkörper (18) erfolgt, der um den Plunger (12) eine kühlmitteldurchströmte Ringkammer (29) bildet, als Widerlager für die Hülse (17) und den darin angeordneten Dichtungssatz (22) für die Endabdichtung dient und cittels einer Gewindemutter (19) in dem Zylinder (1o) gehalten wird.1300U/0A20
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