DE4112448C2 - Hochdruckstopfbuchse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung zur dichten Durchführung von längs verschiebbaren Maschinenteilen, wie Hochdruckkolben, in das Innere eines Zylinderblocks, mittels einer in einem Dichtungsgehäuse angeordneten Dichtpackung, die von einem Deckel abgestützt ausgebildet ist, wobei zwischen Dichtungsgehäuse und Dichtpackung eine Dichtungshülse angeordnet ist.

Derartige Dichtungsanordnungen werden insbesondere bei Hochdruckkolbenpumpen eingesetzt. Diese Pumpen weisen meist einen langen Kolbenhub auf, d. h. ein relativ großes Verhältnis von Hub zu Kolbendurchmesser von ca. 2,5-4,0, was günstigere Kolbenführungen ergibt. Bei den verwirklichten Drücken, die auch 1000 bar überschreiten können, bereitet eine fast leckagefreie Abdichtung des Kolbens gegenüber dem Zylinder nicht selten Probleme. Je nach Einsatzzweck, werden Leckagemengen durch hinter der Dichtung angeordnete Vorlagen aufgefangen, aus denen mittels entsprechender Spülbohrungen Leckageverluste abgeführt werden können. Da die Zylindergehäuse jedoch infolge der hohen Wechselbeanspruchung durch Spülbohrungen geschwächt werden, können von den Stellen der Spülbohrungen leicht Dauerbrüche entstehen und in das Zylindergehäuse hineinlaufen.

Eine gattungsgemäße Dichtungsanordnung für Kolben in Hochdruckpumpen ist in DE-GM 73 14 758 beschrieben. Nachteilig an dieser Dichtung ist jedoch, daß die axiale Kraft der Hülse vollständig in die Stopfbuchspackung eingeleitet wird und daß das Gehäuse hohe radiale Kräfte aufnehmen muß.

Andere Dichtungsanordnungen sind beispielsweise in DE-OS 16 00 501 und US-PS 4 289 317 beschrieben. Diese Anordnungen sind jedoch ungeeignet, den Axialdruck auf die Stopfbuchspackung zu verringern.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die auf die Dichtungshülse wirkenden Kräfte zu verringern.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß die Dichtungsgehäuse hochdruckseitig einen Abschnitt mit verjüngtem Durchmesser aufweist, in dem eine Nut zur Aufnahme eines Radialdichtringes zwischen dem verjüngten Abschnitt und dem Dichtungsgehäuse angeordnet ist, ist auch die auf die Dichtungshülse wirkende axiale Kraft auf ein Mindestmaß reduziert. Außerdem erhält die Dichthülse nur im vorderen Teil und dazu auf kleinem Durchmesser den hohen Innendruck. Schließlich ist eine bedeutende Reduzierung des sogenannten schädlichen Raumes erreicht, was infolge der Kompressibilität der Produkte bei hohen Drücken eine besondere Bedeutung erhält.

Es ist möglich, die Dichtungspackung mit der Dichtungshülse gemeinsam auszubauen und außerhalb der Maschine auszutauschen. Dies erleichtert die Wartung erheblich, da derartige hoch belastete Dichtungspackungen nicht immer einfach zu ziehen sind.

Die Maßnahme, daß die Dichtungshülse Spülbohrungen auf der Niederdruckseite der Dichtpackung aufweist, die vorzugsweise im Bereich eines gegebenenfalls angeformten Flansches angeordnet sind, vermeidet eine Schwächung des Dichtungsgehäuses durch Bohrungen. Da die Bohrungen im Flanschbereich angeordnet sind, liegen sie außerdem in einem Bereich, in dem der radiale Druck auf das umgebende Material weitgehend abgebaut ist. Dauerbrüche im Bereich der Spülbohrungen werden dadurch vorteilhaft vermieden.

Wenn zwischen Deckel und Dichtungsgehäuse eine weitere Dichtung vorgesehen ist und zwischen Dichtpackung und weiterer Dichtung mindestens eine Spülöffnung angeordnet ist, ergibt sich nach außen ein Bereich, der vollständig gespült werden kann und aus dem auch durch die Dichtungen keine Spülflüssigkeit nach außen dringen kann.

Für niedrigere Drücke kann es vorteilhaft sein, wenn der Zylinderblock mit dem Dichtungsgehäuse einteilig ausgebildet ist.

Der leichteren Instandsetzung und der kostengünstigeren Fertigung dient die Maßnahme, daß die Stopfbuchse im Bereich der Spülöffnungen einen getrennten, vorzugsweise hülsenförmigen, Ring aufweist. Es ergeben sich dadurch insgesamt relativ einfach geformte Teile, die ohne übermäßig großen Zerspanungsaufwand herstellbar sind.

Die Verbindung des Dichtungsgehäuses zum Zylinderblock läßt sich besonders günstig lösen, wenn das Dichtungsgehäuse eine angeformte Fläche aufweist, auf die ein mit dem Gehäuse verspanntes Kurbelgehäuse drückend angeordnet ist.

Die Montage ist einfach, wenn das Dichtungsgehäuse, die Dichtungshülse und die Stopfbuchse mittels Schrauben verbunden ausgebildet sind.

Die Vorteile der Dichtungsanordnung werden besonders augenfällig, wenn die Dichtungsanordnung zur Abdichtung von Kolben in Hochdruckpumpen verwendet wird, vorzugsweise bei Keramik-Kolben.

Die Erfindung wird in einer Zeichnung beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten der Figur zu entnehmen sind. Die Zeichnung zeigt in der

Fig. 1 einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Zylinderblock mit Zylinderbohrung 2, in der ein Kolben 3 in seiner Längsachse beweglich angeordnet ist. Der Zylinderblock setzt sich in einem getrennt ausgebildeten Dichtungsgehäuse 4 fort. Die eigentliche Dichtungsanordnung besteht aus einer Dichtungshülse 5, in der eine Kolbendichtung 6, Stützring 7, Anschlagring 8 und Ring 9 angeordnet sind. Diese ringförmigen Teile werden nach außen durch Deckel 10 abgeschlossen.

Das Dichtungsgehäuse 4 ist als hülsenförmiges Teil ausgebildet mit zwei zylindrischen Oberflächen 11 und 12, die sich in ihren Durchmessern unterscheiden, so daß eine Ringfläche 13 entsteht, auf der das Kurbelgehäuse 14 anliegt, das mittels Schrauben 15 das Dichtungsgehäuse 4 fest gegen den Zylinderblock 1 verspannt. Das Dichtgehäuse 4 weist drei zylindrische Innenflächen 16, 17 und 18 mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Zu den zylindrischen Innenflächen 17 und 18 sind mit entsprechenden Passungen äußere zylindrische Flächen 19 und 20 von Dichtungshülse 5 geformt. Nach außen hin setzt sich die zylindrische Außenfläche 20 der Dichtungshülse 5 in die Ringfläche 21 eines angeformten Flansches 22 fort. Dieser Flansch ist mit Spülbohrungen 23 versehen.

Kolben 3 durchsetzt Deckel 10, Ring 9, Stützring 7, Packung 6, Anschlagring 8, Dichtungshülse 5, Dichtungsgehäuse 4 und endet auf der Druckseite schließlich in Zylinderbohrung 2. Der Hub des Kolbens 3 ist die Differenz zwischen der gezeichneten vorderen Endlage und der strichpunktiert dargestellten hinteren Endlage 24. Der Kolben wird geführt in den Führungsringen 27 und 31.

Der mit Druck beaufschlagte Zylinderraum 2 wird in der Trennfuge zwischen Zylinderblock 1 und Dichtungsgehäuse 4 durch Dichtring 25 gedichtet. Ein weiterer Dichtring 26 dient der Abdichtung zwischen Dichtungsgehäuse 4 und Dichtungshülse 5. Er wird durch eine in die zylindrische Fläche 19 eingedrehte Nut der Dichtungshülse gehalten, da der Durchmesser der zylindrischen Fläche 17 möglichst gering gehalten ist sind auch die axial auf die Dichtungshülse 5 ausgeübten Kräfte des Druckmediums relativ niedrig. Der Spalt zwischen dem beweglichen Kolben 3 und der Dichtungshülse 5 ist durch Kolbendichtung 6 geschlossen. Kolbendichtung 6 ist zwischen Anschlagring 8, der sich auf einer inneren Ringfläche der Dichtungshülse 5 abstützt, und dem Stützring 7 angeordnet. Stützring 7 weist zusätzlich eine innere Ringnut auf, in der ein Führungsring 27 angeordnet ist. Die axialen Kräfte des Stützrings 7 werden über Ring 9 auf den Deckel 10 übertragen, die ihrerseits die Kräfte über ein Halteblech 28 in Schrauben 29 einleitet. Die Schrauben 29, verbinden Halteblech 28, Deckel 10 und Dichtungshülse 5 fest mit dem Dichtungsgehäuse 4.

Eine zweite Dichtung 30, die innerhalb der Trennfuge zwischen Deckel 10 und Flansch 22 von Dichtungshülse 5 angeordnet ist, sowie Führungsring 31, der im Bereich der Trennfuge zwischen Deckel 10 und Kolben 3 in einer Nut vorgesehen ist, begrenzen niederdruckseitig Spülkammer 32. Zur Hochdruckseite ist die Spülkammer 32 durch die Kolbendichtung 6 abgedichtet. Die Spülflüssigkeit tritt durch eine der Spülbohrungen 23 ein und durch die andere aus. Damit die Spülflüssigkeit ohne Behinderung die zylindrische Oberfläche des Kolbens 3 erreicht, weist Ring 9 Querbohrungen auf, durch die die Spülflüssigkeit den Ringraum zwischen Ring 9 und Kolben 3 durchfluten kann.

Eine Dichtung 33, die von Blech 28 gehalten wird sorgt für zusätzliche Sicherheit gegen Leckagen von Spülflüssigkeit. Leckagen des Druckmittels aus Zylinderraum 2, die durch die Kolbendichtung 6 sickern, werden von der Spülflüssigkeit mitgenommen und können somit die Umgebung nicht gefährden. Besonders bei Medien, die entweder selbst Mikroorganismen enthalten oder aber empfindlich gegen Eintragen von Mikroorganismen sind, werden mit Hilfe der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung sicher beherrscht, wenn als Spülflüssigkeit ein sterilisierendes Medium verwendet wird.

Durch die Lage des Führungsrings 26, die sogar noch vor dem strichpunktiert gezeichneten hinteren Totpunkt 24 des Kolbens 3 angeordnet ist, wird die Belastung auf das Dichtungsgehäuse 4 durch den radialen Druck der Druckflüssigkeit weitestgehend vermieden. Der radiale Druck fällt von dort infolge des Druckabbaus über Kolbendichtung 6 in Richtung zur Niederdruckseite ab. Da Kerben im Bereich hoher Radialspannungen fehlen, weist die Dichtungsanordnung gegenüber dem Stand der Technik eine überragende Standzeit auf.

Die axialen Kräfte des Druckmediums werden durch die vorteilhaft geringen Durchmesser der Dichtungen auch bei hohen Drücken beherrschbar gemacht. Durch den gegenüber der zylindrischen Außenfläche 18 verringerten Durchmesser der zylindrischen Außenfläche 17, die nur geringfügig größer ist als der mittlere Durchmesser der Dichtungspackung 6, können diejenigen Verbindungselemente, die die Axialkräfte aufnehmen, vorteilhaft klein dimensioniert werden. Die relativ kurze Baulänge der Drehteile und ihre fertigungsgerechte Gestaltung ermöglichen eine wirtschaftliche Herstellung.

Bezugszeichenliste

 1 Zylinderblock
 2 Zylinderbohrung
 3 Kolben
 4 Dichtungsgehäuse
 5 Dichtungshülse
 6 Kolbendichtung
 7 Stützring (Teil)
 8 Anschlagring
 9 Ring
10 Deckel
11 zylindrische Oberfläche
12 zylindrische Oberfläche
13 Ringfläche
14 Kurbelgehäuse
15 Schraube
16 zylindrische Innenfläche
17 zylindrische Innenfläche
18 zylindrische Innenfläche
19 zylindrische Außenfläche
20 zylindrische Außenfläche
21 Ringfläche
22 Flansch
23 Spülbohrung
24 Endlage
25 Radialdichtung und Stützring
26 zweite Dichtung/Radialdichtring
27 Führungsring
28 Halteblech
29 Schraube
30 zweite Dichtung
31 Führungsring
32 Spülkammer
33 Dichtung

Claims (8)

1. Dichtungsanordnung zur dichten Durchführung von längs verschiebbaren Maschinenteilen (3), wie Hochdruckkolben, in das Innere eines Zylinderblocks (1), mittels einer in einem Dichtungshäuse (4) angeordneten Dichtpackung (6), die von einem Deckel (10) abgestützt ausgebildet ist, wobei zwischen Dichtungsgehäuse (4) und Dichtpackung (6) eine Dichtungshülse (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungshülse (5) hochdruckseitig einen Abschnitt (17) mit verjüngtem Durchmesser aufweist, in dem eine Nut zur Aufnahme eines Radialdichtrings (26) zwischen dem verjüngten Abschnitt und dem Dichtungsgehäuse eingeformt ist.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungshülse (5) Spülbohrungen (23) auf der Niederdruckseite der Dichtpackung (6) aufweist, die vorzugsweise im Bereich eines gegebenenfalls angeformten Flansches (22) angeordnet sind.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Deckel (10) und Dichtungsgehäuse (4) eine weitere Dichtung (30) vorgesehen ist und zwischen Dichtpackung (6) und weiterer Dichtung (30) mindestens eine Spülöffnung (33) angeordnet ist.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinengehäuse (1) und das Dichtungsgehäuse (4) einteilig ausgebildet ist.

5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung zur Abdichtung von Kolben in Hochdruckpumpen verwendet wird, vorzugsweise bei Keramik-Kolben.

6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (10) im Bereich der Spülöffnungen (23) einen getrennten, vorzugsweise hülsenförmigen, Ring (9) aufweist.

7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsgehäuse (4) eine angeformte Fläche (13) aufweist, auf die ein mit dem Gehäuse (1) verspanntes Stützteil (14), insbesondere ein Kurbelgehäuse, drückend angeordnet ist.

8. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsgehäuse (4), Dichtungshülse (5) und Deckel (10) mittels Schrauben (29) verbunden ausgebildet sind.