DE1144873B - Stopfbuechsenanordnung fuer die Kolbenstange von Trockenlaufverdichtern - Google Patents

Description

• Stopfbüchsenanordnung für die Kolbenstange von Trockenlaufverdichtern Die Abdichtung der Zylinderräume von Trockenlaufverdichtem an den Durchführungen der Kolbenstangen durch die Zylinderböden wird durch trockenlaufende Packungen ermöglicht, die je nachdem, ob die Verdichterkolben mit Labyrinthrillen oder mit Kolbennngen ausgestattet sind, entweder als Labyrinthpackungen oder als Gleitpackungen ausgeführt sind, wobei letztere aus geteilten, durch Federn auf die Kolbenstange aufgepreßten Ringen bestehen. Beide Packungsarten erlauben jedoch keine gasdichte Durchführung der Kolbenstange. Verluste an dem zu verdichtenden Gas müssen jedoch in vielen Fällen unbedingt vermieden werden, vor allem, wenn es sich um ein besonders wertvolles oder in bezug auf chemische Reaktionsfähigkeit oder auf Giftwirkung beim Menschen gefährliches Gas handelt. Beispielsweise würden Verluste an Kältemittel beim Verdichter einer Kälteanlage mit Sicherheit zu Betriebsstörungen oder zum völligen Ausfall führen, wenn nicht dauernd das verlorene Kältemittel ersetzt wird. Kältenüttel ist aber teuer und kann gefährlich sein.
• Die Abdichtung wurde bisher durch Anordnung einer besonderen flüssigkeits- oder gasgefüllten Stopfbüchse auf der dem Zylinder abgewandten Seite der Trockenlaufpackung erreicht. Da die bisher verwendeten Werkstoffe für die Trockenlaufpackungen nicht mit öl in Berührung kommen durften, wenn sie ihre Trockenlaufeigenschaften nicht verlieren sollten, war man gezwungen, zwischen beiden Packungen mindestens die Hubstrecke freizuhalten, damit der benetzte Stangenteil nicht mit der Trockenpackung in Berührung kommen konnte. So ist bereits vorgeschlagen worden, zwischen die am Zylinderboden angeordnete, trockenlaufende Stopfbüchse und die gegen die Atmosphäre abdichtende geschmierte Stopfbüchse einen gasdicht abgeschlossenen Trennraum zu schalten, dessen Länge größer als der Kolbenhub ist. Die Verlängerung des Abstandes zwischen dem Kolben und dem Führungslager wirkt sich aber besonders bei Labyrinthverdichtem sehr nachteilig aus.
• Der Forderung, die Trockenlaufpackung vor der Berührung mit öl unbedingt zu schützen, war besonde,rs bei Labyrinthverdichtern mit ihren hohen Kolbengeschwindigkeiten schwer zu erfüllen. Um das am benetzten Teil der Kolbenstange befindliche öl vom trockenen Stangenteil fernzuhalten, hat man schon versucht, geschlossene Lippenringe aus elastischen Werkstoffen zu verwenden. Jedoch versagen diese als Ölabstreifringe auf Kolbenstangen mit höheren Kolbengeschwindigkeiten, weil sie bei mangelhafter Schmierung zu stark auf der Kolbenstange haften und daher ihre Lippen infolge des Richtungswechsels zu stark verfonnt werden. Um die ölwanderung zum Zylinder mit besonders hoher Sicherheit ausschließen zu können, war man sogar dazu übergegangen, die Kolbenstange durch Absaugekammern zu führen und Absaugeeinrichtungen mit Vakuumpumpen zu benutzen.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Kurbelgehäuse und den Zylinderraum gasdicht zu verbinden und die Baulänge zwischen Kolbenstangenlager und Zylinder möglichst klein zu halten.
• Diese Aufgabe wird bei einer Stopfbüchsenanordnung für die Kolbenstange von Trockenlaufverdichtern, insbesondere mit Labyrinthkolben, mit zwei hintereinander geschalteten Stopfbüchsen, von denen die eine als im Zylinderboden angeordnete trockenlaufende Stopfbüchse ausgebildet ist und eine hinter der trockenlaufenden Stopfbüchse vorgesehene Absaugkammer angeordnet ist, die über eine Verbindungsleitung mit der Saugseite des Verdichters in Verbindung steht, und eine zweite Stopfbüchse als öl- geschmierte Stopfbüchse ausgebildet ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der zweiten Stopfbüchse, in die ein Sperröl zu- und abgeführt wird, und der Absaugkarumer in einer Trennkammer eine aus einem ölunempfindlichen, für Trockenlauf geeigneten Werkstoff bestehende Abstreifvorrichtung angeordnet ist und die Trennkammer einen ölabfluß aufwcist.
• Die Erfindung sei im folgenden an Hand der Ab- bildung beispielsweise erläutert. Eine aus Lippenringen 1 und Abstandshaltern 15 aufgebaute, von öl durchflossene Stopfbüchse 2 wird in bekannter Weise zur Abdichtung der Kolbenstange 19 gegen die Atmosphäre benutzt. Der-# Ölzufluß zum Lager 16 ist mit 3 bezeichnet, der Abfluß mit 18. Ein Teil des Schmieröls aus dem Lager 16 bleibt auf der Kolbenstange 19 haften und schmiert die ersten Lippendichtungen 1 der Stopfbüchse 2. Das bei 9 der Stopfbüchse 2 zufließtnde Sperr- und Schn-üeröl läuft bei 9 und 17 in ein nicht gezeichnetes Sammelgefäß ab. Die Lippenringe 1 streifen das Öl allerdings nur unvollständig ab. Es bleibt auf der Kolbenstange noch ein ölfihn von solcher Dicke haften, daß dieser bei der Kolbengeschwindigkeit, die in Labyrinthverdichtern notwendig ist, nach oben wandern und abgespritzt werden würde. Dies wird erfindungsgemäß dadurch verhindert, daß zylinderseitig und unmittelbar an die geschmierte Stopfbüchse 2 anschließend, d. h. nur durch die beiden Brillen 4 und 5 getrennt, eine Abstreifvorrichtung aus federumspannten Segmentringen 6 angeordnet ist, die aus einem ölunempfindlichen, für Trockenlauf geeigneten Werkstoff, z. B. gefälltem Polyt--trafluoräthylen, besteht. Die Seginentringe schälen den Ölfilm so weit ab, daß ein Abspritzen von Öltröpfchen in den Gasraum sicher verhindert wird.
• Die Segmentringe 6 sind in einer Trennkammer 7 angeordnet, in der das durch die Segmentringe 6 abgestreifte Öl von der Kolbenstange 19 abgetrennt, gesammelt und abgeführt werden kann. Das sich in der Trennkanimer 7 sammelnde Öl fließt über den Ölabfluß 13 in den oberen Teil der Stopfbächse 2 und von dort bei 9 aus der gezeigten Vorrichtung ab.
• Nach der Zylinderseite schließt sich unmittelbar die in Achsrichtung flache Absaugkammer 10 für das Leckgas an, von der aus eine Verbindungsleitung 14 zur Saugleitung führt. Die Absaugkammer 10 wurde deshalb gerade an dieser Stelle angeordnet, weil der Ölfilm hier durch die vorgeschalteten Segmentringe 6 bereits entfernt ist und daher vom Leckgasstrom nicht mehr abgerissen werden kann. Gleichzeitig ist durch die Lage der Absaugkammer 10 sichergestellt, daß in der Trennkammer 7, in der der Ölfilm noch verhältnismäßig dick ist, nur eine minimale Gasströmung auftritt. An die Absaugkammer 1-0 schließt sich die zur Abdichtung des Zylinderraumes dienende, an sich bekannte Trockenlaufpackung 11 an, deren Dichtelemente 12 auf trockener Kolbenstange gleiten und ebenfalls aus gefülltem Polytetrafluoräthylen bestehen. Das Leckgas kann daher kein Öl aufnehmen. Es kann vorkommen, daß auch nach der Abstreifung durch die Segmentringe auf der Kolbenstange noch ein sehr feiner Ölfilm haftet, der allerdings von einem Gasstrom nicht mehr abgerissen wird. Deshalb muß für die noch mit Öl in Berührung kommenden Dichtelemente 12 der Trockenlaufpackung 11 Material verwendet werden, das bei der Berührung mit der Sperrflüssigkeit keine erhöhte Reibung erfährt. Als solches kommt hauptsächlich gefülltes Polytetrafluoräthylen in Frage. Die in das Polytetrafluoräthylen eingebrachten Einlagerungen können z. B. aus Glasfasern, Glas-Pulver, Metallpulver, Graphit oder Molybdänsulfit bestehen. An Stelle der Trockenlaufpackung 11 könnte man auch eine Labyrinthdichtung verwenden. Diese muß aber für die gleiche Dichtwirkung länger ausgeführt werden als die Trockenlaufpackung. Damit würde die Baulänge zwischen Lager 16 und Zylinder und demzufolge die Radialschwingungen des Kolbens vergrößert. Deshalb ist es zweckmäßig, auch bei Verdichtern mit Labyrinthkolben die Kolbenstange mit einer Trockenlaufpackung abzudichten, der unmittelbar am Zylinder üblicherweise einige Drosselringe vorgeschaltet sind. Trockenlaufpackungen haben nämlich im Gegensatz zu Labyrinthdichtungen außerdem die Eigenschaft, in geringem Maße die radialen Schwingungen der Kolbenstange zu dämpfen, so daß man damit einen engeren Spalt zwischen Labyrinthkolben und Zylinder verwirklichen kann.
• Durch die Stopfbüchsenanordnung gemäß der Erfindung ist es möglich geworden, Labyrinthverdichter unter Verwendung einer ölgeschmierten Stopfbüchse gasdicht auszubilden, so daß die Verdichter z. B. als Kältemittelverdichter ohne druckfestes Triebwerksgehäuse ausgeführt werden können. Als besonders vorteilhaft hat dabei zu gelten, daß die üblicherweise für den trockenen und den ölbenetzten Kolbenstangenteil notwendige eigene Hubstrecke weitgehend entfallen kann. Dadurch läßt sich der Abstand zwischen dem Lager 16 der Kolbenstange 19 und dem Zylinder verringern, was für die Laufruhe, das Kolbenspiel und damit die Labyrinthverluste von Bedeutung ist.

Claims (2)

1. PATE IIZTANSPRÜCHE - 1. Stopfbüchsenanordnung für die Kolbenstange von Trockenlaufverdichtern, insbesondere mit Labyrinthkolben, mit zwei hintereinander geschalteten Stopfbüchsen, von denen die eine als im Zylinderboden angeordnete trockenlaufende Stopfbüchse ausgebildet ist und eine hinter der trockenlaufenden Stopfbüchse vorgesehene Absaugkammer angeordnet ist, die über eine Verbindungsleitung mit der Saugseite des Verdichters in Verbindung steht, und eine zweite Stopfbüchse als ölgeschmierte Stopfbüchse ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten Stopfbüchse (2), in die ein Sperröl zu- und abgeführt wird, und der Absaugkammer (10) in einer Trennkammer (7) eine aus einem öl- unempfindlichen, für Trockenlauf geeigneten Werkstoff bestehende Abstreifvorrichtung angeordnet ist und die Trennkammer (7) einen Ölabfluß (13) aufweist.
2. 2. Stopfbüchsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ölunempfindliche, für Trockenlauf geeignete Werkstoff gefülltes Polytetrafluoräthylen ist. 3. Stopfbüchsenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ölabfluß (13) durch Stopfbüchsbrillen (4, 5) zum Sperrölabfluß der zweiten Stopfbüchse (2) führt.