DE2530097A1 - Stangendichtung fuer trockenlauf- kompressoren - Google Patents

Description

• Stangendichtung für Trockenlauf-Kompressoren Die Erfindung betrifft eine in einem Gehäuse angeordnete radial-elastische Stangendichtung in Trockenlaufkompressoren mit Dichtlippe und Tragteil.
• Bei Trockenlauf-Kolbenkompressoren sind zwischen dem ölgeschmierten Trieb -werksteil und den Kompressionsteilen (Zylindern mit Kolben) nach den Kreuzkopffuhrungen Kolbenstangendichtungen eingebaut. Sie bestehen in der Regel aus um die Stangen angeordnete Lippendichtungen und sind in separaten Ölabstreifgehäusen, die direkt auf den Kreuzkopffuhrungsgehd.usen angeordnet sind, untergebracht. Das auf der Triebwerksseite an den Kolbenstangen haftende Öl sollen sie beim Stangendurchgang abstreifen und so von den Kompressionsteilen fernhalten.
• Solche Trocken laufkompressoren erreichen heute durch Verwendung hochwertiger Werkstoffe für Zylinder, Dicht- und Führungselemente an den Kolben relativ lange Laufzeiten; die Ölabstreifeinrichtungen geben jedoch häufiger Anlaß zu vorzeitigen Ausfallen. Sie lassen durch raschen Verschleiß Triebwerksöl durchtreten verbunden mit der unerwünschten Verunreinigung des Fördermediums.
• Das Austauschen der Ölabstreifeinrichtungen verursacht neben dem Ausfall der Aggregate erhebliche Montagekosten, weil zum Austauschen der Stangend i chtungen vorher die gesomten Zylinderköpfe, Kolben usw. demontiert werden müssen.
• Als bekannteste Stangendichtungen werden sogenannte Radial-Dichtringe, z.B. nach DIN 3760, auch in Sonderwerkstoffen, eingesetzt. An diesen tritt sehr rasch an der Lippe ein erheblicher Verschleiß ein. Die bekannten Radial-Dichtringe werden durch Abrieb infolge des wechselnden Auslenkens der Kolbenstange bald oval, so daß an diesen Stellen binnen kurzer Laufzeit Öl durchtritt.
• Aus der DT"PS 948 464 ist eine verbesserte Ausführungsform für Dichtringe bekannt, wonach in dem Dichtring aus Weichstoff zusätzlich ein Hartstoffring als Trag- oder Führungsring eingebaut ist. Grundkörper und damit auch die Dichtlippe der Dichtung bestehen aus Weichstoff. Diese Dichtungen haben erfahrungsgemäß.gegenüber den gewöhnlichen Radial-Dichtungen nur eine wenig verlangerte Laufzeit.
• Aus der DT-GM 7 329 316 ist eine weitere Stangendichtung mit Manschette, Ö labstrei fl ippe und Tragschu 1 tern bekannt. Die Manschette ist radial-schwimmend durch eine Metallgleitscheibe aufgehängt. Versuche mit solchen Ausführungen haben gezeigt, daß die Ölabstreiflippe zwar längeren Laufzeiten standhält, aber Öl recht bald an den Gleitspalten der Scheibe durchtritt, so daß auch hier das Fördermedium nach kurzer Laufzeit durch Öl verunreinigt werden kann.
• Bei einer ebenfalls bekannten Stangendichtung nach US-PS 2 202 908 wird in einem starren Gehäuse ein elastisches, winkelartig ausgeführtes Dichtelement angeordnet, das zwei Dichtlippen, nämlich eine axiale und eine radiale, aufweist.
• Zur Erhöhung der Dichtlippenanpressung kann noch eine winkelartige, federnde Versteifung vorgesehen werden. Nachteilig an dieser Ausführung ist das Vorhandensein zweier Dichtlippen, zweier potentieller Undichtigkeitsstellen. Bei der Bewegung der Kolbenstange kann das Dichtelement nur über die axiale Dichtlippe ausweichen, was zu höherem Reibverschleiß Anlaß gibt. Eine den Reibverschleiß vermindernde Tragschulter fehlt an diesem bekannten Dichtungselement.
• Ähnlich der vorgenannten, ist aus der DT-PS 1 525 461 eine Wellen- und Stangendichtung bekannt, die ebenfalls zwei Dichtlippen und damit zwei potentielle Undichtigkeitsstel len besitzt.
• Schließlich weist eine aus der DT-PS 711 737 bekannte Dichtung zwischen dem Haftteil und der Dichtlippe ein radial-elastisches Zwischenglied auf, das scheibenartig und gewellt ausgeführt ist. Bei diesem Dichtelement kann die Dichtlippe radialen Stangenschwankungen leicht folgen, ohne dabei nennenswerte Kräfteänderungen auf sich einwirken zu lassen. Nachteilig ist jedoch, daß bei dieser elastischen Dichtung der Lippenteil durch Haften auf der Stange in beide Hubrichtungen verzogen und mitgenommen wird. Zum Dauerbetrieb wird hierdurch das Zwischenglied überbeansprucht und bei jedem Hub durch Stülpwirkung eine oszillierende Änderung der Anpressung der Dichtlippe.an die Stange verursacht. Auch ein solcher Dichtring kann deshalb keine lange Laufzeit erreichen.
• Es sind noch weitere ganz ähnliche Stangendichtungen bekannt, die mit den obengenannten Merkmalen ausgestattet und deshalb hier nicht weiter zu behandeln sind, vergl. z.B. die DT-PS 698 346, DT-GM 7 222 739 und DT-GM 6 803 640.
• Ursache fUr den vorzeitigen Ausfall der bekannten Stangendichtungen ist rascher Verschleiß der Dichtlippen, hervorgerufen durch deren Überbeanspruchung bei wechselnder Deformation während des Betriebs, versttlrkt durch am Triebwerk und Laufzeug vorhandene Fertigungstoleranzen, Richtungswechsel der Stangen, Änderungen der Stangenwege wie Winkel- und Mittenversätze in Folge von Kurbeltriebeinwirkungen.
• Aufgabe der Erfindung ist es eine abriebfesle lanBiebige Stangendichtung bereit zustellen, die nur eine Dichtungsstelle (Dichtlippe) aufweist und den Eintritt des Triebwerköls in das Fördermedium mit Sicherheit verhindert.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dichtung aus einem relativ harten selbstschmierenden Werkstoff besteht, ihr dickwandiges Tragteil, das auf der Stange gleitet, in eine Dichtlippe über ein dünnwandiges Verbindungsteil übergeht, am Lippenteil eine ringartige Erweiterung als Ölfangraum anschließt, der mit einem scharfkantigen Tropfrand endet und etwa mittig am Tragteil ein konzentrisch gewelltes, elastisches, dünnwandiges, membranähnliches Zwischenteil ansetzt, das außen in einen etwa rechteckigen Außenring als Klemmhalterung übergeht und das Dichtungsgehäuse mit Gehäusedeckel so bemessen sind, daß im eingebauten Zustand der Außenring dichtend festgeklemmt und der Tragteil beidseitig axial so gehalten ist, daß axial ein kleines Spiel erhalten bleibt.
• Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführung sieht vor, daß die Dichtkrewft de Dichtlippe durch eine auf der Höhe der Lippe außen angebrachte Ringfeder verstärkt wird.
• Als weitere Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, den Außenring X um Festlegen der Dichtung durch einen eingelegten ringartigen Kern höherer :estiskeit zu verstärken.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform mit verlängerten Laufzeiten ist der innere Kern des Tragteils der Dichtung durch einen Ring aus einem anderen Werkstoff, z.B. aus geeigneten Lagermetallen, ersetzt und fest und dicht mit der Dichtung verbunden.
• Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden näher er-Idutert.
• Es zeigen: Fig.1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Dichtung, Fig.2 eine Variante des Außenringes und Fig.3 einen Schnitt durch einen Trag- oder Führungsteil der Dichtung mit einem inneren Kern aus einem anderen Werkstoff.
• Es bedeuten 1 die Kolbenstange (strichpunktiert dargestellt), 2 das Dichtungsgehäuse, das beispielsweise uber dem Kreuzkopfführungsgehause angeordnet ist, 3 den Dichtungsgehäusedeckel, 4 den Außenring, 5 einen Kern höherer Festigkeit zur Versteifung des Außenrings, 6 ein elastisches Zwischenteil, 7 den Trag-oder Führungsteil, 8 ein dünnwondiges, rohrartiges Vbergangsteil zur Dichtlippe 9, 10 einen Ölfangraum, der in einem scharfkantigen Tropfrand 1 1 endet, 12 eine Ringfeder, die in der Ringnut auf Höhe der Dichtlippe eingelegt ist, 13 ein kleines axiales Spiel zwischen Dichtung und Gehäuse bei eingebaute@, Betriebsbereiter Dichtung und 14 einen als inneren Kern in dem Tragteil der IDichlJJng eingesetzten Ring, der aus einem anderen Werkstoff als dem vorgeschlagenen Dichtungswerkstoff besteht. Die Bohrung 15 im Tragteil ist so groß gewahrt, daß sie gegenüber der Stange einen leichten Schiebesitz bildet. Weiter weist der schneidenartige Dichtlippeninnendurchmesser gegenüber der Stange ein an sich bekanntes kleines Untermaß auf. Außerdem ist die Bohrung 16 so groß ausgeführt, daß hier der Dichtungsinnenteil radial um einige Millimeter ausweicner kann. An der Innenfläche des Tragteils 7 sind ringnutartige Aussparungen 17 eingelassen.
• Bei der Montage wird die Dichtung so über die Stange geschoben, bei der Tropfrand des Ölfanoteils zum Kreuzkopf, bzw. Kurbeltrieb weist, bis ihr Außen ring im Dichtungsgeilause festliegt. Dann wird der Dichtungsgehäusedeckej nachgeschoben und mittels nicht näher bezeichneter Schrauben mit dem Gehäuse derart verbunden, daß der Außenring dichtend verspannt wird. Bewegt ich während des Betriebs die Stange 1 in Richtung Zylinder, so wird das an der Stangenoberfläche haftende Öl durch die Lippe 9 abgestreift, im Fangraum 10 gesammelt und über den Tropfrand 11 dem Triebwerk wieder zugeführt. Das Tragteil 7 übernimmt dabei die Führung und unterbindet jede Überbeanspruchung der Lippe.
• Die mit der erfindungsgemäßen Dichtung erzielbaren Vorteile bestehen hauptschlich darin, daß sie betriebssicher und langlebig ist, weil auf die Dichtlippe keine Zusatzkräfte mehr einwirken, sie kann der Stange folgen, wenn diese auch während des Betriebs Winkelabweichungen, Achsversätze usw. aufweist; sie wird durch den Tragteil geführt und erfährt, gehalten durch das elastische Zwischenteil, keine nennenswerten Gegenkräfte. Auch wird der elastische Zwischenteil beim Stangenhin- und hergang axial nicht überreckt, da das Gehäuse und sein Deckel beidseitig die Dichtung abfangen.
• Für die erfindungsgemäße Dichtung wird ein relativ harter und selbjtschmierender Werkstoff, wie z.B. Polytetrafluoruthylen, der äußerst verschleiß- und abriebfest ist, verwendet. Dies ist im Gegensatz zu bekannten Dichtungen möglich, weil hier im Betrieb auf die Dichtlippe keine große Elostizität erfordernde Formveränderungen einwirken.
• Besonders vorteilhaft ist bei der neuen Dichtung die Möglichkeit, den auf der Stange ohne Schmiermittel gleitenden Trag- oder Führungsteil aus einem anderen Werkstoff, z.B. aus geeigneten besonders verschleißarmen Werkstoffen wie Lagermetallen, herzustellen. Damit erhöht sich die Lebensdauer der Dichtung noch erheblich, Betriebserfahrungen haben gezeigt, daß die Dichtlippe, vermutlich durch die Einwirkung der nicht wahrnehmbaren oIschmiorung, am unempfindlichsten und daher am langlebigsten ist.
• Die erfindungsgemaßen Dichtungen lassen sich auch an anderen Maschinen und Aggregaten, mit Ölabstreifeinrichtungen, mit gleichem Erfolg einsetzen.

Claims (5)

1. Patentansprüche
2. g) In einem Gehäuse angeordnete radial-eiustische Stangendichtung in Trocken laufkompressoren mit Dichtlippe und Tragteil, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung aus einem relativ harten selbstschmierenden Werkstoff besteht, ihr dickwandiges Tragteil (7) in eine Dichtlippe (9) über ein dünnwandiges Verbindungsteil übergeht, am Lippenteil (9) eine ringartige Erweiterung als Ölfangraum (10) anschließt, der mit einem scharfkantigen Tropfrand (11) endet und am Tragteil (7), etwa mittig, ein konzentrisch-gewelltes, elastisches, dünnsondigest memtranähnliches Zwischenteil (6) ansetzt, das außen in einen etwa rechteckigen Außenring (4) übergeht und Dichtungsgehause (2) mit Gehäusedeckel (3) so bemessen sind, daß im montierten Zustand der Außenring (4) dichtend festgeklemmt und der Tragteil (7) beidseitig axial so gehalten ist, daß axial ein kleines Spiel (13) erhalten bleibt 2. Stangendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkraft der Dichtlippe (9) durch eine außenliegende Ringtea. (12: verstärkt ist.
3. 3. Stangendichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Außenring (4) ein Kern (5) höherer Festigkeit eingelegt ist.
4. 4. Stangendichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Tragteil (7) ein Ring (14) aus einem anderen Werkstoff im Dichtungsinnenteil festhaltend eingelegt ist.
5. 5. Stangendichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Innenfläche des Tragteils (7) ringnutartige Aussparungen (17) befinden.