DE6809596U - Dichtung, insbesondere fuer kolbenpumpen - Google Patents

Description

Pumpenfabrik Urach, 7^17 Urach/Württ

"Dichtvorrichtung für Kolbenpumpen"

Die Neuerung betrifft eine Dichtvorrichtung für Kolbenpumpen mit einer auf dem Umfang des Kolbens oder der Kolbenstange zwischen dem- bzw. derselben und dem Pumpengehäuse angeordneten, an den Pumpenarbeitsraum angrenzenden Spaltdichtung und einer derselben nachgeschalteten Berührungsdichtung sowie einer zwischen Spalt und Berührungsdichtung angeordneten, nach außen geschlossenen Zwischendichtungskammer, die gegebenenfalls mit dem Pumpenarbeitsraum über eine bei einem Überdruck in der Zwischendichtungskammer nach dem Pumpenarbeitsraum sich öffnende Absperrvorrichtung zusätzlich verbunden ist.

Durch eine derartige kombinierte Dichtvorrichtung lassen sich einerseits die Nachteile der bekannten Berührungsdiehtungen,

und andererseits insbesondere unerwünscht hoher Reibungsverluste,/zu großer

Lackverluste, wie sie allein bei Spaltdichtungen auftreten kön-

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nen, vermeiden. Durch die Einschaltung einer Zwischendichtungskammer tritt ein Druckabfall zwischen dem Pumpenarbeitsraum und dieser Druckkammer in der Spaltdichtung ein, welche es ermöglicht, die Berührungsdichtung mit geringerem Druck an dem abzudichtenden Teil anliegen zu lassen und dadurch die Reibung zu verringern.

Ss sind kombinierte Dicht vorrichtungen bekannt, bei denen derjenige Teil, welcher die die Druckstöße abfangende hochdrucksei tige Spaltdichtung herstellt, gleichzeitig PUhrungsteil der Kolbenstange ist. Eine solche Bauweise ist jedoch sowohl für die Dichtung als auch für die führung der Kolbenstange von erheblichem Nachteil. Bei einer exzentrisch bzw. schräglaufenden Kolbenstange ergeben sich einseitige Belastungen, die zu einer erhöhten Abnutzung in der Führung und damit zugleich zu einer Vergrößerung des Spaltquerschnittes führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Beibehaltung der Vorteile der kombinierten Dichtung die Eigenschaften derselben, insbesondere in Hinsicht auf deren Dichtwirkung, weiter zu verbessern. Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen in der Anordnung eines Dichtungsträgers, der Spaltdichtung, BerUhrungs· dichtung und Zwischendichtungs?Tammer sowie gegebenenfalls die sich nach dem Pumpenarbeitsraum hin öffnende Absperrvorrichtung bildet bzw. trägt, und der mit radialem Spiel zum Pumpen** gehäuse schwimmend mittels der Berührungsdichtung auf dest Kol» ben bzw. der Kolbenstange angeordnet ist.

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Infolge dieser Anordnung kann sioh der Dichtungsträger einer | nicht genau zentrisch laufenden Kolbenstange anpassen, indem auch bei einer exzentrisch bzw. schräglaufenden Kolbenstange die Spaltdichtung in der Lage ist, sich wieder relativ zur Kolbenstange zentrisch einzustellen. Da die Spaltverluste mit der dritten Potenz der Spaltweite wachsen, lassen sie sich infolge der selbsttätigen zentrischen Einstellung des Dich tungsträgers bei gegebener Spaltweite auf ein Minimum verringern. I:

Ist gleichzeitig eine bei einem Überdruck in der Zwischendichtungskammer sich nach dem Pumpenarbeitsraum öffnende Absperrvorrichtung vorgesehen, kann der infolge einer Schleppströmung beim Saughub, also z.B. bei zurückgehender Kolbenstange, in der Zwischendichtungskammer ansteigende Flüssigkeitsdruck sich über die sich öffnende Absperrvorrichtung relativ Widerstandsfrei abfließen.

Gleichzeitig ergibt sich der Vorteil, daß die gesamten Dichtungselemente, gegebenenfalls einschließlich der zusätzlichen Verbindungsleitung mit Absperrvorrichtung in oder auf dem Dichtungsträger angeordnet sind, so daß diese als Gesamtträger der die Dichtvorrichtung bildenden Teile außerhalb der Pumpe als Einheit montiert und als Einheit in die Maschine ausgebaut werden kann.

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In einer besonders einfachen Ausführungsform der Neuerung ist der schwimmend angeordnete Dichtungsträger im Bereiche der Spaltdichtung als dünnwandiger, radial elastisoh verformbarer Zylinder, vorzugsweise Metallzylinder, ausgebildet.

Weitere Einzelheiten der Neuerung beziehen sich auf die besondere Ausbildung der Absperrvorrichtung mit einem als Rückschlagventil dienenden Element sowie des Dichtungsträgers.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Neuerung dargestellt. Im einzelnen zeigen

Pig. 1 das Schema einer eine Spaltdichtung und eine Berührungsdichtung aufweisenden Dichtungsvorrichtung, jedoch ohne gesonderten Dichtungsträger,

Fig. 2 das Geschwindigkeitsprofil der Flüssigkeitsströmung im Spalt der Spaltdichtung beim Saughub des Plungerkolbens,

Fig. J5 das Geschwindigkeitsprofil der Flüssigkeitsströmung im Spalt der Spaltdichtung beim Druckhub des Plungerkolbens und

Fig. 4 bis 8 weitere Ausführungsbeispiele der Neuerung, wobei die Pig. β einen Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5 in vergrößertem Maßstab darstellt.

In den einzelnen Figuren sind gleiche oder gleichartige Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

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In Pig. 1 ist mit 10 ein Plungerkolben einer Kolbenpumpe bezeichnet, der bei dem in Pfeilrichtung X₁ verlaufenden Saughub eine Förderflüssigkeit durch eine nicht dargestellte Saugleitung in den Pumpenarbeitsraum 11 ansaugt und bei dem in Pfeilrichtung Xp verlaufenden Druckhub die Förderflüssigkeit aus dem Pumpenarbeitsraum durch eins nicht dargestellte Druckleitung ausschiebt. Die Abdichtung des Plungerkolbens erfolgt durch eine Spaltdichtung 12, deren Spalt IJ von einem dünnwandigen, radial elastisch verformbaren Metallzylinder 14 umschlossen wird. An die Spaltdichtung 12 schließt sich eine in dem Zylindergehäuse 15 angeordnete, als Ringkammer ausgebildete, sich in Richtung der Kolbenachse y-y erstreckende Zwischendichtungskammer 16 an, die auf ihrer der Spaltdichtung 12 abgewandten Seite mittels einer elastischen Dichtung, z.B. Gummidichtung 17, gegenüber dem Plungerkolben 10 abgedichtet wird. Zur Sicherung gegen eine axiale Verschiebung ist die Gummidichtung 17 in eine derselben angepaßte Eindrehung 18 im Zylindergehäuse 15 eingesetzt. Die Zwischendichtungskammer 16 steht über eine in Richtung der Kolbenachse y-y verlaufende Bohrung 19 in dem ringförmigen Stegteil 20, durch welchen der Metallzylinder 14 der Spaltdichtung 12 an das Pumpengehäuse 15 angeschlossen ist, sowie einen Ringkanal 21 mit dem Pumpenarbeitsraum 11 in Verbindung, wobei die Verbindungsleitung 19 durch ein selbsttätiges Rückschlagventil 22 geschlossen bzw. geöffnet wird. Die Wirkungsweise dieser kombinierten Spalt- und Berührungsdichtung ist folgende;

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Beim Saughub wird durch den sieh in Pfeilriobtung den Plungerkolben XO eine den Spalt 13 in Pfeil

durchströmende Schleppströmung (Fig. 2) bewirkt, so dftl 4©*¹·. .\ in -' -■■ '""■' H

Druck/der Zwlschendichtungskammer 16 ansteigt. I*t ein äumtt das Rückschlagventil 22 einstellbarer Brück in der Zwisehendichtungskammer erreicht, so öffnet das Rückschlagventil die Verbindungsleitung 19 und die |{örderflüssigkeit ströat aus der Zwlsckendlchtungskammer 16 in Pfeilrichtung Zg in den Pumpenarbeitsraum 11 zurück. Wird die höchstzulässige Druck- g differenz zwischen der Dichtung'skammer und dem Pumpenarbeitsraum unterschritten, so schließt das Rückschlagventil 22 selbsttätig die Verbindungsleitung 19«

Durch den sich beim Druckhub in Pfeilrichtung Xg bewegenden Plungerkolben 10 wird im Spalt 13 der Spaltdichtung 12 einerseits eine Schleppströmung in Pfeilrichtung a und andererseits eine Druckströmung in Pfeilrichtung b ausgelöst, wobei sich das in Flg. 3 dargestellte Strömungsprofil, das sich aus den beiden genannten Strömungen zusammensetzt, ergibt. Schleppströmung und Druckströmung sind während des größten Teils des Druckhubes in den hier in Betracht kommenden Grenzen nahezu gleich groß. Zu Beginn des Druckhubes nach dem Offnen des Druckventils der Pumpe, wenn der Plungerkolben noch eine kleine Kolbengeschwindigkeit hat, würde der Flüssigkeitsdruck in der Zwischendichtungskammer 16 annähernd bis auf die Höhe des Arbeitsdruckes im Pumpenarbeitsraum ansteigen, da die Entlastungsdruckdifferenz noch klein ist. Eine solche anfäng-

liehe Druckspitze in der Zwischendichtungskammer 16 wird jedoch dadurch verkleinert, daß eine gewisse, über den Spalt 12 aus dem Pumpenarbeitsraum in die Kammer 16 strömende Flüssigkeitsmenge in dem aufgrund der elastischen Deformation der Berührungsdichtung 17 freiwerdenden zusätzlichen Raum aufgenommen wird. Auch kann die druckmindernde Speicherwirkung der Berührungsdichtung 17 gegebenenfalls dadurch vergrößert werden, daß konstruktiv ein zusätzlicher Speicherraum 23 vorgesehen ist, der den anfänglichen Druckstoß schluckt.

Während des darauffolgenden Druckhubes wird die druckabsenkende Wirkung der Spaltdichtung 12 noch erhöht, da sich durch die Druckdifferenz zwischen der auf der Außenseite der Außenwand 14 der Spaltdichtung befindlichen, unter Arbeitsdruck stehenden Förderflüssigkeit und der im Spalt 13 mit dem stetigen Druckabfall fließenden Leckflüssigkeit der die Außenwand bildende elastische Zylinder in radialer Richtung verformt und somit die Spalthöhe h des Spaltes 13 verringert wird.

In den Fig. 4 bis 8 sind verschiedene konstruktive Ausführungsformen der Neuerung dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind die einzelnen Elemente der kombinierten Spalt- und Berührungsdichtung innerhalb einer Ringkammer 24 im Pumpengehäuse 15 untergebracht. Die Berührungsdichtung 17 ist innerhalb eines Dichtungsträgers 25 angeordnet, der mit dem die Außenwand der Spaltdichtung bildenden dünnwandigen Metallzylinder 14 ein Teil bildet. Die Verbindungsleitung 19 zwischen

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Dichtungskaimner 16 und Pumpenarbeitsraum 11 durchsetzt den Dichtungsträger 25 in radialer Richtung und wird durch ein als Kugelventil ausgebildetes Rückschlagventil 22 geschlossen bzw. geöffnet. Der Dichtungsträger 25 ist mittels einer sich über einen Stützring 26 und einen in das Pumpengehäuse 15 eingesetzten Sprengring 27 am Pumpengehäuse abstützenden Druckfeder 28 gegen einen axial im Abstand vom Pederabstützring 26 angeordneten, dem Pumpenarbeitsraum abgewandten radialen Wandteil 29 axial verspannt. Ein in eine Ringnute des Dichtungsträgers 25 eingesetzter und am radialen Wandteil 29 des Pumpengehäuses anliegender Runddichtring 30 dichtet die mit dem Pumpenarbeitsraum 11 verbundene Ringkammer 24 des Pumpengehäuses nach außen ab.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 6 ist das Rückschlagventil 22 als Plattenrückschlagventil ausgebildet, dessen kreisringaegnieiiLförmige Veiitilplatte jl. mittels eines den Dichtungsträger 25 umspannenden, elastischen Gummiringes 32 auf dem Ventilsitz gehalten wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 bilden der elastische Ventilring 32 sowie die Berührungsdichtung 17 ein Gummiteil 33, dessen Schenkel y\ als Dichtung zwischen dem Dichtungsträger und dem radialen Wandteil 29 des Pumpengehäuses 15 dient. In den Dichtungsträger 25 ist radial beweglich ein Überdruekventilkörper, z.B. ein Zylinder oder Segment 31 mit einer Bohrung, einer Nute 31a od.dgl. eingelegt, der außen von dem durch das

Gummiteil 33 gebildeten elastischen Gummiring 32 überdeckt und abgedichtet wird, wobei der Gummiring 32 des z.B. am Dichtungsträger anvulkanisierten Gummiteiles 33 im Bereich 35 auf dem Dichtungsträger abhebbar aufliegt. Wenn das Rückschlagventil aufgrund des in der Zwischendichtungskammer 16 ansteigenden Druckes Öffnet, fließt die Leckflüssigkeit aus der Dichtungskammer über die Verbindungsleitung 19 und die Bohrung oder Nute 31a des Ventilsegmentes 31 in den Pumpenarbeitsraum 11 ab. Der Dichtungsträger 25 ist mittels einer am pumpenraumseitigen Ende der Zylinderwand 14 der Spaltdichtung 12 angeordneten konischen, geschlitzten Federscheibe 36 zwischen den radialen Wänden 29 und 37 der die gesamte Dichtung aufnehmenden Ringkammer 24 im Pumpengehäuse 15 axi\1 verspannt.

Bei der Ausführungsform der Pig. 8 wird als Berührungsdichtung eir Rundring 17 mit Stützringen 38 und 39 verwendet. Der die Außenwand der Spaltdichtung 12 bildende dünnwandige Zylinder und der die Zwischendichtungskammer l6 sowie die Berührungsdichtung 17 aufnehmende Hauptteil des Dichtungsträgers 25 bilden zwei getrennte Teile, deren Teilfuge durch einen elastischen Winkelring 40 aus Gummi od.dgl. abgedichtet wird, dessen axialer Schenkel 40a an der Wand des Zylinders 14 sowie an dem Ringansatz 25a des Hauptteils des Dichtungsträgers 25 anvulkanisiert ist und dessen radialer Schenkel 40b an der radialen Außenwand 4l des Trägerhauptteils abhebbar anliegt. Ein in die radiale Lippe 40b des Gummiwinkelringes 40 eingelegtes Metallplättchen 42 sohließt die den Trägerhauptteil axial durchsetzen-

-10-de Verbindungsleitung 19 zwischen Dichtungskammer 16 und Pumpenarbeitsraum 11 und wirkt mit dem Gummiwinkelring 40 als richtungsbestimmendes, selbsttätiges Rückschlagventil. Die getrennte Ausführung des Zylinders 14 der Spaltdichtung sowie des Hauptteils des Dichtungsträgers 25 hat den Vorteil, daß sich der zylindrische Wandteil ohne Einspannung leichter radial deformieren und sich damit eine kleinere Spalthöhe h einstellen kann.

Claims (1)

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   Az.; GbmH 68 09 596.5

   Ansprüche;

   1. Dichtvorrichtung für Kolbenpumpen mit einer auf dem Umfang des Kolbens oder der Kolbenstange zwischen dem- bzw. derselben und dem Pumpengehäuse angeordneten, an den Pumpenarbeitsraum angrenzenden Spaltdichtung und einer derselben nachgeschalteten Berührungsdichtung sowie einer zwischen Spalt- und Berührungsdichtung angeordneten, nach außen geschlossenen Zwischendichtungskammer, die gegebenenfalls mit dem Pumpenarbeitsraum über eine bei einem Überdruck in der Zwischendichtungskammer nach dem Pumpenarbeitsraum sich öffnende Absperrvorrichtung zusätzlich verbunden ist, gekennzeichnet durch einen Dichtungsträger (25), der Spaltdichtung (12), Berührungsdichtung (17) und Zwischendichtungskammer (16) sowie gegebenenfalls die Absperrvorrichtung (22) bildet bzw. trägt, und der mit radialem Spiel zum Pumpengehäuse (15) schwimmend mittels der Berührungsdichtung (17) auf dem Kolben bzw. der Kolbenstange (10) angeordnet ist.

   2. Dichtvorriohtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schwimmend angeordnete Dichtungsträger (25) im Bereiche der Spaltdichtung (12) als dünnwandiger, radial elastisch verformbarer Zylinder (14), vorzugsweise Metallzylinder, ausgebildet ist.

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   Dichtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

   gekennzeichnet, daß die Absperrvorrichtung (22) die zusätzliche, den DichtungetrMger (25) radial oder axial durchsetzende Verbindungsleitung (19) In an sieb bekannter Weise einen als Rückschlagventil bzw· -ventilfeder wirkenden elastischen Ring (32, 40), vorzugsweise aus Gummi, aufweist.

   4. Dichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrvorrichtung (22) in der Verbindungsleitung (19) zwischen Dichtungskanmer (16) und Pumpenarbeitsraum (11) als PlattenrUckschlagventil ausgebildet ist, dessen kreissegraentförmige Ventilplatte (31) mittels eines den Dichtungsträger (25) umspannenden, elastischen Ringes (32) aus Gummi od.dgl., einer Spannfeder od.dgl. auf dem Ventilsitz gehalten wird.

   5. Dichtvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Ventilring (32) und die Berührungsdichtung (17) einteilig sind und vorzugsweise aus Gummi bestehen und der die Berührungsdichtung und den Ventilring miteinander verbindende Ringteil (3¹O gleichzeitig als Dichtung zwischen Dichtungsträger (25) und Pumpengehäuse (15) dient.

   6. Dichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis ~5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Außenwand der Spaltdichtung (12) bildende dünnwandige Zylinder (14) und der die Zwischendichtungskammer (16) sowie die Berührungsdichtung (17) aufnehmende Dichtungsträger (25) zwei getrennte Teile bilden, deren Teilfuge durch einen elastischen Ring, z.B. Winkelring (4o), aus Gummi od.dgl. abgedichtet wird.

   7. Dichtsrorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (19) zwischen Dichtungskammer (ΐβ) und Pumpenarbeitsraum (11) den Dichtungsträger (25) axial durchsetzt und durch ein in die radiale Lippe (40b) des elastischen Winkelringes (4o) eingesetzte Ventilplatte (42) des aus derselben und dem Winkelring bestehenden Rückschlagventils (22) geschlossen bzw. geöffnet wird.

   8. Dichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsträger (25) mittels einer am pumpenraumseitigen Ende der Zylinderwand (14) der Spaltdichtung (12) angeordneten konischen, geschlitzten Federscheibe (j56) zwischen den radialen Wandteilen (29*37) der die gesamte Dichtung aufnehmenden Ringkammer (24) im Pumpengehäuse (15) axial verspannt ist.

   - l4 -

   9. Dichtvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtungsträger (25) und Federscheibe (36) einstückig hergestellt sind.