DE2702428B2 - Dichtungsanordnung für die Kolbenstange einer Hochdruckhubkolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für die Kolbenstange einer Hochdruckhubkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

In der US-PS 24 65 633 ist eine derartige Dichtungsanordnung allgemein zur Verwendung an Kolbenstangen von Hubkolbenmaschinen beschrieben. Die Kombination einer ersten, Dichtringe aufweisenden Dichtung und einer leckstrommäßig nachgeschalteten Flüssigkeitsdichtung bei Hochdruckhubkoioenmaschinen, insbesondere Stirlingmaschinen, ist aus der DE-OS

23 04 %5 bekannt.

Bei der Dichtungsanordnung nach der US-PS

24 65 633 wird das durch die erste Dichtung hindurchgetretene Leckgas aus dem Raum der Flüssigkeitsdichtung abgezogen. Es kommt daher in direkten Kontakt mit der Sperrflüssigkeit, und das zurückgeführte Leckgas is;t nicht flüssigkeitsfrei.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine Dichtungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs so weitergebildet werden, daß das in den Arbeitskreislauf zurückgeführte Leckgas frei von Sperrflüssigkeit ist.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen.

In der US-PS 22 04 374 ist zwar ferner eine Dichtungsanordnung für eine Hubkolbenmaschine beschrieben, bei der eine Rückführleitung von einer zwischen den Dichtringen einer ersten Dichtung liegenden Stelle ausgeht. Dieser ersten Dichtung ist aber keine Flüssigkeitsdichtung, sondern eine zweite Gleitringdichtung nachgeschaltet, so daß sich das Problem des Reinhaltens des zurückgeführten Leckgases von Sperrflüssigkeit nicht stellt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt die Figur einen Längsschnitt durch eine Dichtungsanordnung für die Kolbenstange einer Stirlingmaschine.

Die Fig. zeigt denjenigen Abschnitt einer Kolbenstange 1 einer Stirlingmaschine, welcher unterhalb des Zylinderraumes liegt. Eine erste insgesamt mit 2 bezeichnete Dichtung weist hintereinander liegende Dichtringe 20 und 21 auf. Diesen sind Dichteinheiten 22 !eckstrommäßig nachgeschaltet, welche jeweils aus einem Dichtring 220 sowie einem Stützring 221 bestehen. Der Dichtring 21 ist schmierungsfrei und dient zusammen mit dem Dichtring 20 zum Vermindern des Druckes, mit welchem die Dichteinheiten 22 beaufschlagt sind.

Die Dichtringe 220 bestehen jeweils aus einer Mehrzahl kreisbogenförmiger Segmente und sind

ίο jeweils durch eine ringförmige Schraubenfeder 224 gegen die Oberfläche der Kolbenstange 1 vorgespannt Ähnlich bestehen auch die Stützringe 221 aus Segmenten, welche durch eine ringförmige Schraubenfeder 223 zusammengehalten werden.

Die Dichteinheiten 22 sind durch dazwischen liegende Trennringe 225 auf Abstand gehalten.

Die Anzahl, die Geometrie und der Aufbau der einzelnen Dichteinheiten 22 wird im Hinblick auf die Natur, die Temperatur und den Druck des Arbeitsgases der Stirlingmaschine gewählt.

Der Dichtung 2 ist leckstrommäßig eine insgesamt mit 4 bezeichnete Flüssigkeitsdichtung nachgeschaltet. Zu ihr gehört eine Kammer 6, in welcher sich ein ölvolumen befindet. Koaxial zur Kolbenstange 1 ist ein Becherteil 61 vorgesehen, welches über radiale Kanäle 62 mit dem Ölvolumen der Kammer 6 kommuniziert. Unterhalb der Zwischenkammer 3 und unterhalb der ersten Dichtung 2 ist eine Dichtung 5 vorgesehen. Diese enthält mit der Oberfläche der Kolbenstange 1 zusammenarbeitende Dichtringe 50 sowie olabstreifringe 51. Auf diese Weise wird verhindert, daß Sperrflüssigkeit darstellendes öl aus der Kammer 6 beim Aufwärtshub der Kolbenstange 1 in die erste Dichtung 2 mitgenommen wird.

J5 Unterhalb der Kammer 6 ist eine weitere Dichtung vorgesehen, die insgesamt mit 7 bezeichnet ist. Zu ihr gehört ein Dichtring 70 sowie diesen umgebende O-Ringe 71, ein Stützring 72, V-förmigen Querschnitt aufweisende Dichtringe 73 sowie ein Druckring 74. Die Dichtung 7 verhindert ein Austreten von Öl aus der Kammer 6 nach unten beim Abwärtshub der Kolbenstange 1.

Die in der Kammer 6 befindliche Sperrflüssigkeit verhindert jegliches Austreten von Arbeitsgas längs der Oberfläche der Kolbenstange. Die Sperrflüssigkeit soll eine geringe Affinität für das Material der Kolbenstange haben und darüber hinaus eine hohe Viskosität und eine große Oberflächenspannung aufweisen. Neben öl ist als Sperrflüssigkeit auch Quecksilber geeignet.

Die Zwischenkammer 3 ist vorgesehen, um zwischen der ersten Dichtung 2 und der Flüssigkeitsdichtung 4 einen Druckabfall einzustellen. Durch die Zwischenkammer 3 erstreckt sich eine Rückführleitung 31, die von einem innerhalb der ersten Dichtung 2 gelegenen Punkt ausgeht und mit der Ansaugseite eines Hilfsverdichters verbunden ist, über welchen Leckgas wieder in den Arbeitsraum der Stirlingmaschine zurückgefördert wird.

Die oben beschriebene Dichtungsanordnung arbeitet wie folgt:

Der über der Dichtungsanordnung liegende Zylinderraum der Stirlingmaschine ist mit unter hohem Druck stehenden Arbeitsgas, z. B. Wasserstoff oder Helium, gefüllt. Der Druck des Arbeitsgases schwankt perio-

^hi> disch gemäß der Winkelstellung der Kurbelwelle. Längs der Oberfläche der Kolbenstange austretendes Arbeitsgas wird an den Dichtringen 21 und 22 aufgehalten, an welchen ein großer Teil des Zylinderdruckes abfällt.

Durch die erste Dichtung 2 gelangendes Leckgas wird in Jer Zwischenkammer 3 weiter entspannt, und die Flüssigkeitsdichtung 4 verhindert ein Austreten entspannten Leckgases nach außen vollständig.

Zugleich wird über die Leitung 31 intermittierend Leckgas über den Hilfsverdichter in den Arbeitsraum der Siiriingmaschine zurückgeführt.

Ist die Stirlingmaschine in ein Schiff eingebaut, so erhält man dort immer ein gleichermaßen gutes Arbeiten der Flüssigkeitsdichtung 4, da das Becherteil 61 auch beim rollenden Schiff Sperrflüssigkeit in der Umgebung der Kolbenstangenobertiäche hält. Über die Kanäle 62 wird langfristig der Sperrflüssigkeitspegel im Inneren des Becherteiles 61 gleich dem Sperrflüssigkeitspegel in der Kammer 6 gemacht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Dichtungsanordnung für die Kolbenstange einer Hochdruckhubkolbenmaschine, insbesondere einer Stirlingmaschine, mit einer aus mehreren hintereinander geschalteten Dichtringen bestehenden ersten Dichtung und einer leckstrommäßig nachgeschalteten Flüssigkeitsdichtung, die innerhalb eines die Kolbenstange aufnehmenden Dichtgehäuses angeordnet sind, und mit einer Einrichtung zum Zurückfördern von Leckgas, welche eine Rückführleitung aufweist, die von einem in Leckstromrichtung gesehen vor der Flüssigkeitsdichtung liegenden Punkt des Dichtungsgehäuses ausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführleitung (3:1) von einer zwischen den Dichtringen (20,21,220, ?2'l) liegenden Stelle ausgeht und d?ß zwischen der ersten Dichtung (2) und der Flüssigkeitsdichtung (β, 7) eine weitere Dichtung (5) geschaltet ist, die Olabstreifringe (51) aufweist.