Die Erfindung betrifft eine Drosselanordnung gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betrieb der Drosselanordnung gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 14.

Dichtungsringe sind üblicherweise paarweise in einer Reihenschaltung hintereinander angeordnet und bilden derart eine sogenannte Packung. Der auf die einzelnen Dichtungsringe wirkende Differenzdruck bewirkt die Anpressung derer Dichtflächen an die Gleitfläche des abzudichtenden Körpers, beispielsweise einer Kolbenstange. Auf der einen Seite der Packung ist zusätzlich eine Drosselanordnung, umfassend mindestens einen Drosselring angeordnet. Eine solche Packung mit Drossel- und Dichtungsringen ist zum Beispiel aus dem Patent CH 439 897 bekannt. Der Drosselring dieser bekannten Anordnung weisen den Nachteil auf, dass pulsierende Druckanteile nur ungenügend gedämpft werden. Dies führt zu einem raschen Verschleiss der nachfolgend angeordneten Dichtungsringe.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung diese bekannten Nachteile von Drosselringen zu überwinden.

Diese Aufgabe wird gelöst gemäss den Merkmalen von Anspruch 1. Die Unteransprüche 2 bis 11 beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausführungsformen.

Die erfindungsgemässe Drosselanordnung umfasst einen Drosselring, der in einer bevorzugten Ausführungsform aus einem einzigen Teil besteht mit einem einen Spalt bildenden Stoss. Der Drosselring weist zudem ein elastisches Verhalten auf. Die Drosselanordnung umfasst weiter einen Stützring, der in axialer Richtung unmittelbar neben dem Drosselring anliegend angeordnet ist, wobei der Stützring unter anderem dazu dient, den Stoss des Drosselringes abzudecken, sodass die Drosselanordnung im Bereich des Stosses eine Dichtigkeit aufweist. Der Drosselring benötigt keine weiteren Elemente wie z.B. eine den Ring umspannende Schlauchfeder. Der Drosselring wird direkt an die Gleitfläche des abzudichtenden Körpers z. B. einer Kolbenstange angelegt. Ein Vorteil der Drosselanordnung mit einem elastisch federnden und einen Stoss aufweisenden Drosselring ist darin zu sehen, dass der Drosselring auf dynamische Druckänderungen reagiert und dabei seine Dichteigenschaften verändert. Die erfindungsgemässe Drosselanordnung eignet sich insbesondere zum Dämpfen von Druckspitzen, wie sie z. B. an der Kolbenstange eines trockenlaufenden Kolbenkompressors auftreten können. Eine Druckspitze verursacht an der Drosselanordnung eine erhöhte Druckdifferenz, wodurch der elastische Drosselring an die Gleitfläche der Kolbenstange angepresst wird und eine erhöhte Dichtigkeit bewirkt, so dass sich die Druckspitze nicht zu einem der Drosselanordnung nachgelagerten Dichtungsring fortpflanzen kann. Der erfindungsgemässe

Drosselring ist als ein hochgradig undichter Ring ausgestaltet, der konstante Druckanteile kaum abdichtet. Der erfindungsgemässe Drosselring weist jedoch aufgrund seiner elastischen Eigenschaften bei dynamischen Druckanteilen ein gegenüber der Kolbenstange hohes Formanpassungsvermogen auf, so dass er infolge eines dynamischen Druckanstieges an der Kolbenstange anliegt und vermehrt abdichtet. Das hohe Formanpassungsvermögen wird unter anderem dadurch ermöglicht, dass der Drosselring in Umfangsrichtung einen einen Spalt bildenden Stoss aufweist. Der Stoss ist derart ausgebildet, dass sich dieser auch beim dynamischen Anpressen des Drosselringes an die Kolbenstange nicht schliesst, um dadurch ein möglichst vorteilhaftes Formanpassungsvermögen zu erzielen. Die erfindungsgemässe Drosselanordnung weist den Vorteil auf, dass sie nur dynamisch veränderliche Druckanteile abdichtet, wobei das Ansprechvermögen der Drosselanordnung durch die geometrische Ausgestaltung des Drosselringes, dessen elastischen Eigenschaften und weiteren Parametern wie Materialwahl in weiten Grenzen variierbar ist. Die Drosselanordnung verhält sich somit analog einer aus der Elektrotechnik bekannten Frequenzweiche, indem hochfrequente Druckänderungen abgedichtet werden, wogegen statische oder sich langsam verändernde Druckanteile nicht abgedichtet werden.

Die Erfindung wird anhand von mehreren Ausführungsbeispielen im weiteren beschrieben.

Es zeigen:

Fig. la eine Aufsicht auf einen Stützring;

Fig. lb eine Aufsicht auf einen Drosselring;

Fig. lc ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stützringes;

Fig. ld einen Querschnitt durch einen Drosselring entlang der Linie A-A gemäss Fig. lb;

Fig. le eine exzentrische Ausführung eines Drosselringes;

Fig. If einen Querschnitt sowie eine perspektivische Ansicht einer Drosselanordnung;

Fig. 2 einen Radialschnitt durch eine erfindungsgemässe Drosselanordnung im montierten Zustand;

Fig. 2a eine Sicht entlang des Schnittes B-B gemäss Fig. 2;

Fig. 2b einen weiteren Radialschnitt der erfindungsgemassen Drosselanordnung im montierten Zustand und

Fig. 3 ein Verlauf eines Druckes in Funktion der Zeit.

Die erfindungsgemässe Drosselanordnung umfasst einen Drosselring 2 sowie einen in axialer Richtung anliegenden Stützring 1. Der in Fig. la sowie Fig. If dargestellte

Stützring 1 weist eine Ringfläche la auf, eine Ausnehmung lc die als Führung für einen Fixierstift 2c dient, sowie an der der Kolbenstange 4 zugewandten Fläche Ausnehmungen lb. Die Ausnehmungen lb verlaufen über die ganze Breite des Stützringes 1. Weiter weist der Stützring 1 einen in Umfangsrichtung verlaufenden Abdeckbereich ld auf, der über den Stoss 2d des Drosselringes 2 zu liegen kommt, um den Stoss 2d in axialer Richtung, bzw. in Verlaufrichtung

einer Kolbenstange 4 abzudichten. Der Stützring 1 ist als ein sogenannter endloser Ring aufgeführt, was auch als ein ungeschnittener Ring bezeichnet wird. Dies bedeutet, dass der Stützring keinen Stoss aufweist sondern in Umfangsrichtung ohne Unterbruch ausgestaltet ist.

Fig. lb zeigt einen Drosselring 2 mit einem Ringkörper 2a sowie in radialer Richtung verlaufende Nuten 2b, einen Fixierstift 2c, der zylinderförmig vorsteht, sowie auf der dem Fixierstift 2c gegenüberliegenden Seite einen Stoss 2d. Der Drosselring 2 weist elastische, federnde Eigenschaften auf. Die Breite des Stosses 2d ist derart dimensioniert, dass der Drosselring 2 eine Kolbenstange 4 vollständig umschliessen kann, ohne dass sich im Stoss 2d eine gegenseitige Berührung des Ringkörpers 2a ergibt. Dadurch ist gewährleistet, dass der Drosselring 2 gegenüber der Kolbenstange 4 ein vorteilhaftes Formanpassungsvermögen aufweist. Würde sich im Stoss 2d eine gegenseitige Berührung der beiden aufeinandertreffenden Stossflachen 2h ergeben, so würde dies bewirken, dass der Drosselring 2 in einen

Teilbereich nicht auf der Kolbenstange 4 aufliegt.

Der Stützring 1 und der Drosselring 2 sind derart zusammensetzbar, dass der vorstehende Fixierstift 2c des Drosselringes 2 in die Ausnehmung lc eingelegt wird, so dass der Stützring eine definierte Lage gegenüber dem Drosselring 2 einnimmt und so dass gewährleistet ist, dass der Abdeckbereich ld über den Stoss 2d zu liegen kommt.

Fig. lc zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stützringes 1 mit Ringfläche la, Ausnehmung lc und

Ausnehmungen lb. Fig. ld zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Querschnittes durch den Drosselring 2 entlang der Linie A-A gemäss Fig. lb. Der Ringkörper 2a kann

rechteckig ausgestaltet sein, oder wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel derart, dass die der Kolbenstange 4 zugewandte Fläche 2i des Ringkörpers 2a eine Dichtfläche 2e aufweist, sowie einen sich mit zunehmendem Abstand von der Oberfläche der Kolbenstange 4 erweiternden Teil 2g. Der Ringkörper 2a weist in axialer Richtung eine Höhe H auf.

Fig. le zeigt einen Drosselring 2, dessen Breite in radialer Richtung im Bereich des Fixierstiftes 2c am grössten ist, wobei die Breite gegen den Spalt 2d hin kontinuierlich abnimmt. Ein derart ausgestalteter Drosselring 2 weist den Vorteil auf, dass er eine Kolbenstange sehr gleichmässig umfassen kann. Eine vom Drosselring 2 umschlossene Kolbenstange 4 verläuft exzentrisch bezüglich der äusseren Umfangslinie des Drosselrings 2. Der Stoss 2d beziehungsweise die Stossflächen 2h verlaufen in radialer Richtung und somit senkrecht zur Oberfläche der Kolbenstange 4. Ein derartiger, sogenannter Geradstoss eignet sich sehr gut für den erfindungsgemassen Drosselring 2, da sich die beiden Stossflächen 2h behinderungsfrei gegenseitig verschieben lassen, und der Drosselring 2 somit ohne eine Behinderung durch den Stoss 2d an der Kolbenstange 4 anliegen kann.

Fig. 2 zeigt einen Radialschnitt durch eine in einem Kolbenkompressor angeordnete Drosselanordnung. Die Drosselanordnung ist in einem Kammerring 5 angeordnet, welcher Teil einer Packung 6 ist, die in einen Zylinderraum 15 mündet. Die Drosselanordnung mit Drosselring 2 und Stützring 1 ist in einer Kammer 14 angeordnet.

Fig. 2a zeigt einen Schnitt aus der Sicht gemäss der Linie B-B. Daraus ist die Anordnung der Drosselanordnung

mit Drosselring 2 und Stützring 1 in der Kammer 14 erkennbar. Weiter ist der Verlauf der radial verlaufenden Nut 2b eines Drosselringes 2 erkennbar.

Fig. 2b zeigt die Drosselanordnung gemäss Fig. 2a in einer vergrösserten Ansicht. Eine Druckspitze bewirkt, dass sich die Druckdifferenz als eine in radialer Richtung wirkende Kraft Gl auf den Drosselring 2 auswirkt, so dass dieser mit der Dichtfläche 2e gegen die Kolbenstange 4 gepresst wird, woraus über der Dichtfläche 2e ein erhöhter Druckabfall resultiert. Die Kammer 14 ist in axialer Richtung durch den Stützring 1, der auf dem Kammerring 5 aufliegt sowie dem Drosselring 2 abgedichtet, so dass sich die Druckspitze nicht in nachgelagerte Packungsbereiche fortpflanzt.

Fig. 3 zeigt einen Druckverlauf, wie er vom Zylinderraum 15 her auf die Drosselanordnung auftrifft. Der Druckverlauf weist einen ungefähr statischen Druck Ps auf, der von dynamischen Druckspitzen mit einer Druckerhöhung Δp und einem Druckspitzenwert Pe überlagert ist. Die Drosselanordnung erlaubt den dynamischen

Druckanteil mit Druckerhöhung Δp abzudichten, so dass an den nachfolgenden Dichtungsanordnungen der Packung 6 ein ungefähr konstanter Druck anliegt.

Als Material für den Drosselring 2 oder den Stützring 1 sind Kunststoffe geeignet, wie zum Beispiel Polytetrafluorethylen (PTFE) , modifizierte Hochtemperatur-Polymer wie Polyetheretherketon(PEEK) , Polyetherketon(PEK) , Polyimid (PI) , Polyphenylensulfid (PPS) , Polybenzimidazol (PBI) , Polyamidimid (PAI) oder auch modifizierte Epoxidharz.