DE2937459C3 - Dichtungsanordnung für eine Kolbenpumpe - Google Patents
Dichtungsanordnung für eine KolbenpumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Hoch- bzw.
Höchstdruckpumpe, als Dichtungsmittel in einem Dichtlingsspalt zwischen Plunger und Zylinder bestehend aus wenigstens zwei hintereinander angeordneten
Dichtungssätzen.
Zur Abdichtung des Dichlungsspaltes zwischen Plunger und Zylinder bei Hoch- und Höchstdruckpumpen sind verhältnismäßig lange Dichtungen erforderlich.
Dabei ergibt sich besonders bei dem vom Druckmedium
am weitesten entfernt liegenden Dichtungsabschnitt die Gefqhr 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
Offenlegungsschrift 28 46 172 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 Art zu schaffen, bei der
die Gefahr des Trockenlaufs praktisch ausgeschaltet wird, während trotzdem handelsübliche Dichtungen
verwendbarsind.
Diese 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 Dichtungssätze für die Endabdichtung durch die Hülsen radial im Zuge des Druckhubs des
Plungers hydraulisch in Abhängigkeit von dem spezifisehen 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 Verdichtung, 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 Einsisltung 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.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeber sich aus der nachfolgenden Beschreibung und
den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer in der
Abbildung dargestellten Pumpenzylindereinheit für eine
Kolbenpumpe mit einer bevorzugten Ausführungsform für die Dichtungsanordnung näher erläutert.
Der dargestellte Zylinder 10 besitzt einen sich stufenförmig in Richtung des Druckhubs im Durchmesser vermindernden Innenmantel 11 zur Aufnahme eines
in dem Zylinder 10 mittels eines nicht dargestellten Antriebs hin-und herbeweglichen Plungers 12.
Ein erster Dichtungssatz 13 ist zwischen zwei von n.
dem Plunger 12 durch einen Ringspalt getrennten Ringen 14, 15 angeordnet und in den Innenmante! 11
eingesetzt, wobei sich der in Richtung des Druckhubs des Plungers 12 vorne befindliche Ring 15 an einer
Schulter 16 des Innenmantels 11 abstützt. >.»
Der in Richtung des Druckhubs hintere Ring 14 stützt sich an der Stirnfläche einer Hülse 17 ab, die in dem
Innenmantel 11 angeordnet ist und den Dichtungssatz
13 gegen die Schulter 16 vorpreßt indem die Hülse 17 über einen Einsatzkörper 18 mit Hilfe einer Gewinde- >
<\ mutter 19, die in den Innenmantel 11 eingeschraubt ist,
axial verspannt wird. Benachbart zu dem Ring 14 ist der Innenmantel 11 erweitert und besitzt uaher eine
Schulter 20, über die der Ring 14 hinauskragt so daß
zwischen der Stirnseite der Hülse 17 und der Schulter 20 ri
ein Zwischenraum existiert.
Die Hülse 17 weist eine an ihrer dem Ring 14 zugewandten Seite durch eine Schulter 21 verengte
Kammer auf. In dieser Kammer ist ein zweiter Dichtungssatz 22 angeordnet, der sich einerseits an dem
Einsatzkörper 18 und andererseits über einen Ring 23 und eine Vorspannfeder 24 an der Schulter 21 abstützt
Der 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 r>
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 10, wobei der Ringspalt 26 mit dem Zwischenraum zwischen der Stirnseite der Hülse 17 und
der Schulter 20 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 Außenfläehe
der Hülse 17 und dem Innenmantel 11, wobei sich der Ringspalt 27 axial entgegengesetzt zu dem
Ringspalt Ά und mindestens teilweise über den Bereich
erstreckt, in dem auf der Innenseife der Hülse 17 der
Dichtungssatz 22.angeordnet ist. Die beiden Ringspalte
26, 27 werden durch entsprechend abgedrehte Hülsen*
abschnitte mit vermindertem Außendurchmesser gebildet und durch einen ringförmigen Bereich der Hülse 17
mit einem AuDendurchmesser 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
Vorzugsweise ist zwischen der Innenwand der Bohrung des Einsatzkörpers 18 und dem Plunger 12 eine
Ringkammer 29 ausgebildet, die über Kanäle 30 mit einem am Innenmantel 11 vorgesehenen Ringkanal 31
verbunden ist, der seinerseits mit einer Kühlmittelzuführleitung 32 und einer Bohrung 33 in dem Zylinder 10
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 Mutter36 gegen eine
Schulter des Einsatzkörpers 18 gepreßt wird, sowie der Dichtungssatz 22 selbst
Die Dichtungssätze 13, 22 und 35 sind gebräuchliche Packungen, beispielsweise Lamellendichtungen, oder
sonstige handelsübliche Gleiteinsätze.
Der Dichtungssatz 13 dient zui Vorabdichtung, hierbei handelt es sich um einen konventionell
eingebauten Dichtungssatz. Er ist ^ier Atembewegung
des Zylinders i0 ausgesetzt und führt daher nur zu einer
Vorabdichtung, die diesen Dichtungssatz 13 nicht überbeansprucht Denn die radiale Atembewegung
begünstigt die Bildung eines hydrodynamischen Schmierfilms und sorgt für eine ausreichende Wärmeabfuhr.
Für den Dichtu.ngssatz 22, der zur Endabdichtung
dient, ist dagegen eine derartige Atembewegung unterbunden, um durch einen vom Flüssigkeitsdruck
unabhängig konstant gehaltenen Dichtungsspalt eine exakte Abdichtung zu liefern. Aufgrund der vorgesehenen
Ringspalte 26, 27 wird die Hülse 17 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 Dichtungsstufe bei der eventuellen Verwendung mehrerer
hintereinander geschalteter Dichtungssätzt,- für die
Endabdichtung stattfindet Die Vorspannfeder 24 bewirkt die Festlegung des Dichtungssatzes 22, bevor
eine hydraulische Anpreßkraft vorhanden ist
Damit durch die Aufweitung des Zylinders 10 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 10 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 Kavitationsschäder.
unterbunden werden. Ferner wird eine automatische Verschleißkompensation bewirkt.
Das vorgesehene Kühlsystem garantiert «line gründliche
Wärmeabfuhr. Das Kühlwasser gelangt übet den Innenmantel U direkt an die Plunger-Oberfläche und
unterstützt die Wärmeabfuhr von der Endabdichtung.
Die hydrauliscne Vorspannung der Hülse 17 it? axialer
Richtung zur Gewindemulter 19 hin führt zu einer
hauptsächlich statischen Vorspannung der letzteren, wodurch sich eine besondere Rüttelsicherung erübrigt
und die Dauerbruchgefahr Für das Gewinde praktisch ausgeschaltet wird.
Claims (8)
1. 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 für die hochdruckseitige Abdichtung, 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 vor dem Auftreten hydraulischer Anpreßkräfte lediglich axial mechanisch vorgespannt ist
3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, die Hülse (17) innen-
und außenseitig druckmittelumspült ist
4. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb
der Hülse (17) eine Vorspannfeder (24) für den Dichtungssj/z (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 (10) 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 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Dichtungssatz (13) für die Vorabdichtung über die Hülse (17) axial vorgespannt ist
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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