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Stopfbüchsendichtung für Kolbenstangen von Großgasmaschinen Im Bau
von Gasmaschinen großer Leistung mit zwei hintereinander angeordneten doppelt wirkenden
Zylindern ist man bestrebt, die hin und her gehenden Massen leichter zu machen,
um die Drehzahl der Maschine zu erhöhen, ohne daß die Massenkräfte störend auf das
Fundament und auf die Umgebung wirken und das Triebwerk zu stark belasten. Einen
wesentlichen Faktor bildet hierbei die Kolbenstange, die durch Weglassen der Kupplung
zwischen den beiden Zylindern und durch möglichst nahes Aneinanderrücken der beiden
Zylinder durchgehend ausgebildet, also erheblich verkürzt wurde. Diese Verminderung
der Länge ist aber begrenzt durch die Rücksicht auf die Stopfbüchsen in den Zylinderdeckeln
an den nahe beieinanderliegenden inneren Zylinderstirnseiten. Um zur Reinigung oder
Auswechselung abgenutzter Dichtungsringe bequem an die Stopfbüchsen heranzukommen,
kann man zwar den hinteren Zylinder zurückziehen. Das ist aber umständlich und zeitraubend,
weil man vor dem Zurückziehen desselben eine Anzahl Verbindungsflanschen in den
anschließenden Leitungen und die Schrauben, durch die die beiden Zylinder verbunden
sind, lösen muß.
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Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, diese Übelstände,
die bei den Reinigungs- und Auswechselungsarbeiten an den Stopfbüchsen bei Großgasmaschinen
mit zwei hintereinander angeordneten doppelt wirkenden Zylindern in gedrängter Bauart
auftreten, zu vermeiden. Die Erfindung besteht darin, daß sämtliche Teile der beiden
Stopfbüchsen für die durchgehende Kolbenstange der beiden innenliegenden Zylinderseiten,
und zwar das Gehäuse, die Käfigringe und die Flanschringe, geteilt sind
und
durch eine für beide Stopfbüchsen gemeinsame federnde Schraubabstützung, die etwa
in der Mittellinie des zylindrischen Teils der Käfigringe angreift, in ihren Sitzen
festgehalten werden. In weiterer Ausbildung der Erfindung werden als Abdichtung
der Kammern voneinander zwischen den Käfigringen liegende schmale ein- oder mehrteilige
Scheiben verwendet. Auf diese Weise können trotz Verwendung geteilter Käfigringe
die Stopfbüchsen kurz gehalten, also mit weniger Kammern als bisher ausgebildet
werden.
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Die Teilung sämtlicher Einzelelemente der Stopfbüchsen ermöglicht
bei dem geringen zur Verfügung stehenden Raum ein bequemes Aus- und Einbauen der
Dichtungen, ohne daß ein Zurückziehen des hinteren Zylinders notwendig ist. Da die
Teilfugen der einzelnen Ringe jeder Stopfbüchse und des Gehäuses gegeneinander versetzt
sind, ist die Gewähr dafür gegeben, daß keine Feuergase austreten können. Die durch
die gedrängte Bauweise der Maschine erforderliche Teilung der an den Zylinderdeckeln
sitzenden Stopfbüchsengehäuse und der zugehörigen Ringe hätte zur Folge, daß durch
den auf die Stopfbüchsen wirkenden Druck der Verbrennungsgase Formänderungen eintreten,
durch die das Dichthalten beeinträchtigt würde, wenn nicht erfindungsgemäß eine
Abstützung zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Stopfbüchsen erfolgen
würde. Diese Abstützung ist federnd, damit sie den Ausdehnungen durch die Erwärmung
im Betrieb folgen kann.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung hervor.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch die einander gegenüberliegenden Stopfbüchsen
der beiden inneren Zylinderseiten, Fig. 2 linke Hälfte einen Schnitt nach der Linie
IIa-Ha in Fig. 3, Fig. 2 rechte Hälfte einen Schnitt nach der Linie IIb-IIb in Fig.
3 und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. i.
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Die Kolbenstange i eine, Großgasmaschine mit zwei hintereinander angeordneten
doppelt wirkenden Zylindern ist nach den Figuren an den innenliegenden Zylinderseiten
mit je einer in dem Zylinderdeckel 2 sitzenden Stopfbüchse 3 abgedichtet. Jede Stopfbüchse
besteht aus detdGehäuse4, den Flanschringen 5, 6 und den Käfigringen 7 mit Dichtungsringen
8 der einzelnen- Kammern, die sämtlich geteilt sind, um ohne Zurückziehen des hinteren
Zylinders die Stopfbüchsen aus- und einbauen zu können. Die Teilfugen. der Einzelteile
sind gegeneinander versetzt, damit die Verbrennungsgase nicht nach außen treten
können. Über den Dichtungsringen sind geteilte Schutzringe 9 für die diese an die
Kolbenstange drückenden Schlauchfedern io angeordnet. Das Gehäuse 4, dessen beide
Teile durch zwei Flanschpaare i i (Fig. 3) miteinander verbunden sind, ist in
ein Zwischenstück 12 des Zylinderdeckels eingesetzt und durch Kopfschrauben
13, die in eine halbrunde Aussparung 14 am Umfang des Gehäuses eingelegt sind, am
Zylinderdeckel befestigt. Die Flanschringe 5, 6 haben die Aufgabe, die Kammerpackungen,
die aus den Käfigringen 7 und den Dichtungsringen 8 bestehen, gegeneinander-. zudrücken
und im Gehäuse festzuhalten. Zu diesem Zweck sind sie mit Kopfschrauben 15 am Gehäuse
4 befestigt.
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Da jedoch infolge der gedrängten Bauart der Großgasmaschine zu wenig
Platz für eine kräftige Ausbildung des Stopfbüchsengehäuses und der Schrauben 13
und 15 vorhanden ist, können diese nur schwach ausgeführt und müssen durch eine
besondere Schraubkonstruktion 16 unterstützt werden, die erfindungsgemäß etwa in
der Mittellinie des zylindrischen Teils der Käfigringe 7 angreift und federnd ausgebildet
ist, um den auftretenden Erschütterungen nachgeben und den vorhandenen Wärmespannungen
folgen zu können. Die Schraubunterstützungen, etwa acht, sind zwischen den Flanschringen
5, 6 angeordnet und bestehen aus zwei je in die äußeren Flanschringe 6 eingeschraubten
Schraubbolzen 17, 18, mehreren sich gegen den äußeren Flanschring der linken Stopfbüchse
legenden und auf den Schraubbolzen 17 aufgeschobenen Scheibenfedern i9 und einer
auf den Schraubbolzen 18 geschraubten verstellbaren Mutter 2o mit Gegenmutter 21:
Die Zahl der Scheibenfedern richtet sich nach der gewünschten Dämpfung. Die Mutter
2o hat am einen Ende einen vergrößerten Durchmesser und legt sich mit der der Form
der Scheibenfedern angepaßten Stirnseite an diese an.
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Beim Einbau der Stopfbüchsen wird zuerst das Gehäuse mittels der Schrauben
13 am Zylinderdeckel befestigt, dann werden die Kammerpackungen mit den Käfig- und
Dichtungsringen in das Gehäuse eingesetzt und von den Flanschringen 5, 6, die mit
den Schrauben 15 am Gehäuse festgeschraubt werden, gegeneinandergedrückt. Vor dem
Einsetzen der Flanschringe 6, in die die Bolzen 17 und 18 eingeschraubt sind, wobei
auf dem Bolzen 17 die Scheibenfedern i9 aufgeschoben und auf dem Bolzen 18 die Muttern
20, 21 aufgeschraubt sind, müssen letztere so weit zurückgeschraubt werden, daß
sich die Bolzen 17 und 18 beim Anbringen der äußeren Flanschringe gegenseitig nicht
stören. Zur Aus- i führung der Schraubabstützung der beiden Stopfbüchsen gegeneinander
werden jetzt alle Muttern 20 soweit gegen die Scheibenfedern i9 geschraubt, daß
sie gerade anliegen. Dann wird jede Mutter 20 um ein vorgeschriebenes Maß, das nach
der von jedem Scheibenfedersatz aufzunehmenden Federkraft bemessen ist, weitergedreht.
Die gesamte Federkraft (am ganzen Umfang) muß so groß sein, daß sie der Kraft entgegenwirken
kann, die bei höchsten Zündungsdrücken auf die Stopfbüchsen vom Verbrennungsraum
ausgeübt wird. Zuletzt werden die Gegenmuttern 21 an die Stellmutter 20 geschraubt
und als Sicherung festgezogen. Der Ausbau der Stopfbüchsen geht umgekehrt vor sich.
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Um den Aus- und Einbau der Stopfbüchsen bei der gedrängten Bauweise
der Maschine noch weiter
zu erleichtern, werden vorteilhaft ein-
oder mehrteilige, meistens jedoch zweiteilige schmale Dichtungsscheiben 22 angewendet,
die die einzelnen Kammerpackungen voneinander abdichten. Diese ermöglichen es, trotz
geteilter Käfigringe mit weniger Kammern auszukommen, so daß die ganze Stopfbüchse
wesentlich kürzer als bisher üblich gehalten werden kann. Bei einteiliger Ausführung
der Scheiben 22 werden sie beim Ausbau der Stopfbüchse auf einen Sammelstoß von
geringer Breite in der Mitte der Kolbenstange zwischen den.beiden Zylindern zusammengeschoben.
Eine zusätzliche Abdichtungsmöglichkeit ist dadurch gegeben, daß in die am weitesten
vom Verbrennungsraum abliegende, also die äußere Ringkammer Luft mit einem Überdruck
.durch eine Leitung 23 (Fig. 2, linke Hälfte) eingeführt wird, der mindestens so
groß ist, als der von dem Zünddruck herrührende an dieser Stelle noch meßbar ist.
Falls also in diese Verdichtungskammer doch noch Verbrennungsgase mit einem wenn
auch stark abgedrosselten, so doch noch meßbaren Überdruck gelangen, so kann doch
kein Gas in das Maschinenhaus treten. Die Anwendung von Druckluft in der äußersten
Stopfbüchsenkammer hat noch den weiteren Vorteil, daß das 01
zur Schmierung
der Kolbenstange unter dem Druck dieser eingeschlossenen Luft während des Ansauge-und
Ausschubhubes und während eines großen Teils des Verdichtungshubes nach dem Innern
der Stopfbüchsen getrieben wird, also nicht nach außen gelangen kann, wo es nutzlos
abgestreift würde. Es ergibt sich damit eine bessere Schmierung bei geringerem Olverbrauch.
Bei der geringen Länge der Stopfbüchse und damit auch des Gehäuses wird letzteres
stärker erwärmt als bisher. Es ist daher vorteilhaft, eine Kühlung desselben vorzusehen.
Zu diesem Zweck besitzt das Gehäuse einen Hohlraum 24 zur Durchleitung von Kühlwasser.
25 ist die Ölzuführung zur Stopfbüchse.
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Damit trotz des guten Sitzes der Stopfbüchsen ein Durchschlagen der
unter dem Verdichtungs-oder Verbrennungsdruck stehenden Gase aus dem Verbrennungsraum
der Zylinder sicher vermieden wird, sind, wie vorher schon erwähnt, die Teilfugen
der Einzelelemente der Stopfbüchsen gegeneinander versetzt. Hierbei ist darauf Rücksicht
zu nehmen, daß das Gehäuse, die Flanschringe und die Dichtungsscheiben zweiteilig
und die Käfigringe in den meisten Fällen dreiteilig ausgeführt werden. Die Anordnung
der Teilfugen ist aus Fig. 3 zu ersehen. Nach dieser liegt die Teilfuge 26 des inneren
Flanschringes 5 in der senkrechten und die, 27, des äußeren, 6, in der waagerechten
Mittelebene. Ebenfalls in letzterer liegen die Teilfugen der schmalen Dichtungsscheiben
22 und des Gehäuses 4. Die erste Teilfuge 28 des äußeren Käfigringes 7 schließt
mit der Waagerechten einen Winkel von 3o° ein, während die, 29, der übrigen Käfigringe
mit der Waagerechten einen Winkel von 6o° einschließt.