DE1926102A1

DE1926102A1 - Dichtung fuer Kolbenstangen und Kolben von Kolbenmaschinen fuer hohe Druecke

Info

Publication number: DE1926102A1
Application number: DE19691926102
Authority: DE
Inventors: Heinz Nink
Original assignee: Borsig GmbH
Current assignee: Borsig GmbH
Priority date: 1969-05-22
Filing date: 1969-05-22
Publication date: 1970-11-26
Also published as: FR2047306A6; GB1268318A; BE749729R; NL7005299A; US3658348A

Description

PATENTANWALT " ₂2. Mai I969

DIPL-ING. ERICH BAGUSAI

1000 BbRLlN 27 ·. 2768 /4

EGELLSSTRASSE 20

Borsig Gesellschaft mit "beschränkter Haftung

1000 Berlin 27

Dichtung für Kolbenstangen und Kolben *

von KoIbenmaschinen für hohe Drücke

(Zusatz zu AZ: P 16 25 939.5,
Borsig-Zeichen: 2670/4)

Die Erfindung betrifft eine aus mehreren Dichtungseinheiten mit unterschiedlichem Aufbau bestehende Dichtung für Kolbenstangen und Kolben von Kolbenmaschinen für hohe Drücke mit einer Hochdruck-Seite und einer Niederdruck-Seite, wobei jede Dichtungseinheit aus einem Stützring und einem Dichtring gebildet ist nach Anmeldung Aktenzeichen P 16 25 939.5.

Bei derartigen Dichtungen ist es erforderlich, daß die Diohtringe sehr schnell einlaufen, von Anfang an und möglichst lange dioht bleiben. Im Idealfall ist keine besondere Einlaufzeit erforderlich, und die Dichtringe werden erst undicht, wenn sie vollkommen verschlissen sind.

Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse, die

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Dichtringe der Niedrigdruck-Seite einer Dichtung aus Wei^packungsmaterial ohne Einlaufzeit herzustellen, wobei sie-aus zugeschnittenem Weichmaterial oder aus geeignetem Yollmaterial bestehend- z.B. in Kolbenringform mit überlapptem Stoß gebracht werden (Hauptanmeldung AZ P 16 25939.5). Hier wirken sich die ziemlich großen Herstellungstoleranzen von handelsüblichem Weichmaterial und gewisse Undichtigkeiten sowie die mechanische Anfälligkeit des überlappten Stoßes nachteilig aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dichtring zu schaffen» der aus Vollmaterial mit leicht herstellbarer Maßhaltigkeit besteht und der sowohl bei Einsatzbeginn als auch bei auftretendem Verschleiß immer gleich dicht bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtring einen derartigen Stoß aufweist, dessen ebene Sohnittfläche mit der Tangentenfläche an die zylindrische Mantelfläche der Kolbenstange bzw. des Kolbens in der Berührungslinie der ebenen Schnittfläche mit der Mantelfläche einen Winkel von 20 bis 60 Grad bildet.

TJm eine gute Dichtigkeit des Dichtringes bereits in der Einlaufzeit zu erreiohen, erhält naoh einer weiteren Ausbildung der Erfindung das Stoßspiel des Diohtrings eine solch© Größe, die sich aus den unterschiedlichen thermischen längenausdehnungszahlen des Diohtrings bei seiner Fertigungstemperatur und der Kolbenstange bzw. des Kolbens bei maximaler Betriebs-

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temperatur und einem Stoßspiel gleich UuIl "bei derselben · maximalen Betriebstemperatur von Kolbenstange bzw. Kolben und Dichtring ergibt.

Um zu vermeiden, daß infolge des ungleichen Yersohleißes in der Umgebung des Diohtring-Stoßes bei Anwendung von nach innen spannenden Deckringen diese mit ihren Enden die Kolbenstange bzw. den Kolben berühren können, ist nach der Erfindung der Dichtring auf seiner zylindrischen Mantelfläche von einem nach innen spannenden Deekring umgeben, dessen Stoß sich auf der Hälfte des Dichtrings befindet, die seinem Stoß gegenüberliegt.

Ein Ausführongsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen längsschnitt durch eine Dichtungseinheit einer Kolbenstange im Ausschnitt,

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Pig» 2 eine Ansicht eines Dichtrings mii> einem nach innen spannenden Deokring im Einbauzustand und

Fig. 3 eine Ansicht wie Fig. 2, jedoch im Betriebszustand nach langer Betriebszeit und entsprechendem Verschleiß des Dichtrisigs.

Die Kolbenstange 1 macht hin- und hergehende Bewegungen. Ihre zylindrische Mantelfläche ist mit la bezeichnet. Im Raum h herrscht ein hoher DruelSg äer gegen den niedrigen Druck im

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Raum η abgedichtet werden soll. Dazu wird von zwei Trennscheiben 2 und einer Zwisohenscheibe 5 eine Kammer gebildet, in der eine Diohtungseinheit 5,9,10 angeordnet ist. Jede Diohtungseinheit besteht aus einem Stützring 5, einem Diohtring 9 mit seinem erfindungsgemäßen Stoß 9 a und seinen Schnittflächen 9 b und 9 ο und einem Deokring 10 mit seinem Stoß 10a. Die an die zylindrische Mantelfläche 1 a in der Berührungslinie der ebenen Schnittfläche 9 b mit der zylindrischen Mantelfläche 1 a gelegte Tangentenflaehe ist mit 11 bezeichnet. Die Schnittfläche 9 b bildet mit der Tangentenfläche 11 den Winkeloi , der 20 bis 60 Grad groß sein kann. Wird oL zu Null G-rad gemacht, so liegt der bekannte Tangentialstoß vor. Ein solcher Tagentialstoß wird für mehrteilige Dichtringe angewendet. Er hat den Haohteil, daß er immer einen Teil 12 hat, der mechanisch äußerst schwach ist und schnell über den normalen Verschleiß hinaus zerstört wird. Der hohe Druck des Raumes h pflanzt sich in den Raum u am äußeren Umfang der Dichtungseinheit fort. Dadurch wird der Dichtring 9 vom Umfang her mit einer Druckdifferenz belastet, Weil der Umfang der Kolbenstange 1 bis auf die durch Wärmeausdehnung schwankenden Werte konstant ist, werden bei Verschleiß des Dichtrings 9 die beiden Enden 9 d und 9 e des Dichtringes 9 nach Fig. 3 üb ereinandergeschoben. Wird Ä zu 90 Grad gemacht, so liegt der bekannte Geredetoß vor. Dieser Stoß eignet sich für Diohtringe nicht, weil er kein Übereinanderschieben und damit keine Anpassung des inneren Umfangs

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an den Kolbenstangen-Umfang bei dem unvermeidlichen Verschleiß des Diohtringes zuläßt. Der Diohtring wird von Anfang an dann besonders dicht sein, wenn sein Stoßspiel s so groß gemacht wird, daß es bei maximaler Betriebstemperatur infolge der möglichen ungleichen Wärmeausdehnung von Kolbenstange 1 und Dichtring 9 praktisch gleich lull wird. Damit der Dichtring 9 aus Werkstoff ohne hohe mechanische Festigkeit auch im unbelasteten Zustand eine Anpreßkraft nach innen erhält, ist in bekannter Weise der nach innen spannende Deckring 10 angeordnet. Sein Stoß 10a wird bei dem auftretenden Verschleiß des Dichtringes 9 von z.B. der Größe in Fig. 2 auf das Maß in Fig. 3 verkleinert. Bei weiterem Verschleiß des Dichtringes 9 erreicht der Stoß 10a den Wert Null. Der Stoß 10a wird so groß ausgebildet, daß die Kolbenstange 1 vom Deckring 10 nicht berührt werden kann,wenn der Stoß 10a infolge Verschleißes des Dichtringes 9 den Wert UuIl erreicht. Der Stoß 10 a wird nun bei der Montage so angeordnet, daß er auf die Hälfte des Dichtringes 9 kommt, die dem f Stoß 9 a gegenüberliegt. Würde er im Bereich des Stoßes 9 a angeordnet werden, so würde es möglich sein, daß sich die beiden Enden des nach innen spannenden Deokringes 10 bei weiterem Verschleiß des Diohtringes 9 übereinanderschieben, so daß für die Größe des Stoßes 10 a Werte kleiner als Null auftreten. Dann besteht die Gefahr, daß ein Ende des nach innen spannenden Deokringes 10 bei völligem Verschleiß des Dichtringes 9, die Kolbenstange 1 berührt.

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Die rait der Erfindung erzielten Vorteile "bestehen insbesondere darin, daß ein einteiliger Dichtring 9 aus Werkstoff ohne Einlaufzeit geschaffen wurde, der einen Stoß 9 a besitzt, welcher "bei Verschleiß ohne Nachlassen der Dichtwirkung der anderen Ringteile auch selbst dicht bleibt. Dies wird dadurch erreicht, daß durch ungleichen Verschleiß allein des Stoßteils der Versohleißzustand des gesamten Dichtringes 9 ausgeglichen wird. Durch richtige Dimensionierung des Stoßspiels s kann von Anfang an eine gute Dichtigkeit auch des Stoßes 9 a selbst erreicht werden. Die Kolbenstange 1 kann von dem naoh innen spannenden Deckring 10 nicht berührt werden, wenn der Stoß 10 a dieses Deckringes auf derjenigen Hälfte des Dichtringes 9 angeordnet wird, die seinem Stoß 9 a gegenüberliegt.

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Claims

PATENTANWALT ²²° ^{Mai 1}

DIPL-IHG. ERI-H BAGUSAT

1000 ß:.RUN 27 2768 /4

EGELLSSTRASSE 20

Pat entans ρ rüohe

Aus mehreren Dichtungseinheiten mit unterschiedlichem Aufbau bestehende Dichtung für Kolbenstangen und % Kolben von Kolbenmssohinen für hohe Drücke mit einer Hochdruck-Seite und einer Niederdruck-Seite, wobei jede Dichtungseinheit aus einem Stützring und einem Dichtring gebildet ist nach Anmeldung Aktenzeichen P 16 25 939.5» d a d u r c h gekennzeichnet, daß der- Dichtring (9) einen derartigen Stoß (9a) aufweist, dessen ebene Schnittfläche (9b) mit der Tangentenfläche (11) an die zylindrische Mantelfläche (1a) der Kolbenstange (1) bzw. des Kolbens in der Berührungslinie der ebenen Sohnittflache (9b) mit der zylin- J drisohen Mantelfläche (1a) einen Winkel (oi ) von 20 bis 60 arad bildet.
2. Dichtung für Kolbenstangen und Kolben nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Stoßspiel (s) des Dichtrings (9) eine solche Größe erhält, die sich aus den unterschiedlichen thermisohen Längenausdehnungszahlen des Biohtrings (9) bei seiner 3?ertigungstemperatur und der Kolbenstange (1) bzw. des Kolbens bei

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maximaler Betriebstemperatur und einem Stoßspiel (s ) gleich Null bei derselben maximalen Betriebstemperatur von Kolbenstange 1 bzw. Kolben und Dichtring (9) ergibt*
3. Dichtung für Kolbenstange und Kolben nach. An-Bpruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (9) auf seiner zylindrischen Mantelfläche von einem nach innen spannenden Deckring (10) umgeben ist_s dessen Stoß (10a) sich auf der Hälfte des Diclitrings- (9) befindet, die seinem Stoß (9a) gegenüberliegt«

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