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Stopfbiichsenpackung für Wellen.
Die Erfindung bezieht sich auf zur Abdichtung sich drehender Wellen bestimmte Kohlen-Stopf- büchsenpackungen, bei welchen in bekannter Weise geteilte Kohlen- od. dgl. Packungsringe vorhanden sind, die infolge einer Verbreiterung L-förmigen Querschnitt aufweisen.
Um derartige Packungen zu befähigen, höhere Drücke auszuhalten als die bisherigen, und ihnen die Eigenschaft zu verleihen, eine bedeutend geringere Reibung zu haben, sowie dabei verlässlicher zu wirken als die in Verwendung stehenden derlei Packungen, wird die Verbreiterung gegen die Niederdruckseite gerichtet, so dass die Packungsringe annähernd entlastet sind, wobei für wechselnde Richtung des Druckgefälles zwei oder mehr Packungsril1ge mit in einander entgegengesetzten Richtungen liegenden Verbreiterungen vorgesehen und gegebenenfalls je zwei Ringe in einer Nut angeordnet sein können.
Gemäss einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird auf der Hochdruckseite des Ringes in der der Dichtungsfläche der Welle zugekehrten Fläche des Ringes eine Ausnehmung vorgesehen, die mit dem Dampf höherer Spannung in Verbindung steht, und die gegen die Niederdruckseite gerichtete Verbreiterung wird alsdann gekürzt.
Zur Verhinderung eines Kippens des Ringes wird dessen Körper selbst breit gestaltet und die Ausnehmung in der Ringfläche wird durch eine Ringleiste gegen die Hochdruckseite abgeschlossen, wobei durch Aussparungen in dieser Ringleiste oder durch radiale Kanäle die Zuleitung des Dampfes in die genannte Ausnehmung ermöglicht wird.
Das Kippen des Ringes kann auch dadurch verhindert werden, dass das Gehäuse mit einem Ansatz versehen wird, gegen den sich die Verbreiterung des Ringes stützt.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine mit Kohlepackung versehene Stopfbüchse, die zwei Dampfkammern und drei aus Sektoren bestehende Ringe besitzt, deren jeder sich in einer besonderen Aussparung befindet, Fig. 2 einen dieser Kohlenringe in Endansicht. Fig. 3 zeigt einen Teil einer Stopfbüchse mit drei aus Sektoren bestehenden Kohlenringen im Schnitt, wobei zwei Ringe in einer weiten Ausnehmung angeordnet sind, und eine Dampfkammer ; diese Anordnung soll die Stopfbüchse für Druckgefälle in einer oder in beiden Richtungen geeignet machen. Fig. 4 zeigt einen Teil eines Kohlensektorenringes im Schnitt mit einer besonderen Entlastungseinrichtung. Die Fig. 5 bis einschliesslich 7 veranschaulichen Mittel, die ein Kippen verhindern sollen. Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform des Ringes, die besondere Festigkeit besitzt.
Die Fig. 9 und 10 zeigen im Längs-bzw. im Querschnitt Teilstücke eines Kohlenringes, bei dem anstatt umschliessender Federn Blattfedern auf die Kohlen drücken. Die Fig. 11 und 12 zeigen Kohlenpackungsringe, die sich mit der Fläche eines an der Welle vorgesehenen Wulstes in Anlage befinden. Fig. 13 stellt eine Abänderung der Ausführung nach Fig. 7 dar.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Stopfbüchsenpackung aus einer Anzahl von L-förmigen Stücken a mit Verbreiterungen d, die an der Welle gegen die Niederdruckseite liegen. Zwischen dem Stopfbüchsengehäuse und dem Rücken des verbreiterten Teiles jedes Kohlensektors ist ein Raum b freigelassen, der dem Niederdruck ausgesetzt ist.
Auf diese Weise kann der radial nach innen gerichtete Dampfdruck an der äusseren Umfläche des Packungsringes dem radial nach aussen gerichteten Druck an seiner inneren Umfläche (Dichtungsfläche) im wesentlichen gleich
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gemacht werden, indem auf der äusseren UmfIäche des Ringes an der Hochdruckseite Hochdruck und am Rücken der Verbreiterung an der Niederdruckseite Niederdruck herrscht, wobei diese zwei Drücke gegen den äusseren Radialdruck wirken, der längs der Welle vom höheren zum niederen Wert übergeht.
Die rotierende Welle ist e, d ; c ist das Hochdruck-umd d das Niederdruckende.
Falls der Hochdruck einmal auf der linken, ein andermal auf der rechten Seite der Packung wirkt, kann die in Fig. 3 gezeigte Anordnung angewendet werden. In diesem Falle sind die Vorsprünge des Kohlensektorenringes entgegengesetzt, gerichtet und es können vorteilhaft zwei Ringe a in einer weiten Ausnehmung angeordnet werden, während ein dritter, einzelner Ring in einer schmalen, einzelnen Ausnehmung enthalten ist. Diese Anordnung ist besonders für Unterdruck am Ende e mit Niederdruck oder atmosphärischem Druck am Ende f geeignet. In solchen Fällen ist es wünschenswert, Frischdampf in die Dampfkammer g einzulassen und hier einen den atmosphärischen Druck etwas übersteigenden Druck aufrecht zu erhalten, um die Möglichkeit auszuschliessen, dass Luft in die Turbine und in den Kondensator eintritt.
Die Kohlenringe können vollen L-Querschnitt oder am Hoehdruckende der an der Welle anliegenden Seite eine Ausnehmung h (Fig. 4) haben, in welcher der Hochdruckdampf radial wirken kann, in welchem Falle nur eine kleinere Verbreiterung a1 an der Niederdruckseite erforderlich sein wird. Bei einer Ab- änderung der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Verbreiterung a1 kürzer als bei den vorigen Ausführungsbeispielen nach Fig. 1-3. Der Ringkörper a , d. h. der Ring ohne die Verbreiterung al, kann, wie dies in dieser Figur dargestellt ist, jedoch zur Verhinderung des Kippens breit gestaltet werden.
Vor der eigentlichen Dichtungsfläche c liegt ein umlaufender Streifen b, der an der Welle anliegt und die Arbeitsfläche c verbreitert, wobei eine umlaufende Ausnehmung h den Streifen b von der Dichtungsfläche c des Ringes trennt. Diese Ausnehmung ist mittels einer Anzahl kurzer, parallel zur Wellenachse gerichteter Ausnehmungen k mit dem Hochdruckdampfraum in Verbindung. während eine Anzahl von radialen Kanälen i gleichfalls von der Ausnehmung h zum Hochdruckdampfraum längs der Umfläche des Ringes führt.
Bei Ringen dieser Type ist das Kippen vermindert und bestrebt, längs des an der Hochdruekseite des Ringes an der Welle anliegenden umlaufenden Streifens b stattzufinden sowie die gesamte Arbeitsfläche c des Ringteiles etwas von der Welle abzuheben und so die zur Verhinderung einer zu starken Reibung nötige dünne Dampfschicht zuzulassen.
In Fig. 5 sind auf der Hochdruckseite jedes Sektors Ansätze 1 vorgesehen, um das Kippen zu verhindern zwischen denselben befinden sich Zwisehenräume, durch welche der Dampf frei zum Rücken des Ringes strömen kann.
In Fig. 6 ist die Welle mit einem Wulst in versehen. Die Kohlensektoren sind abgestuft und zwischen den Stufen ist eine Kammer n vorgesehen. Der Dampf in dieser Kammer steht unter einem mittleren Druck, wodurch die Kippkraft vermindert wird. Eine Ausnehmung o mit einem Verbindungskanal zur Niederdruckseite kann gleichfalls an der Niederdruckfläche der Packung angeordnet sein.
Dies sichert einen höheren Gesamtdruck, um die Kohle an die Querfläche zu drücken, was zur Folge hat, dass sich die Druckmitte weiter weg von der Welle befindet und so das Bestreben zu kippen herabsetzt.
Gemäss dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Paekungsring von einfacher L-Form und das Gehäuse mit einem Ansatz p versehen sein, der sich gegen das Ende der Verbreiterung stützt, so dass sich der Ring in zwei zur Wellenachse senkrechten Ebenen dicht an das Gehäuse anlegt.
In dem Gehäuseansatz, der das Ende der Verbreiterung stützt, ist eine Öffnung r vorgesehen, die es ermöglicht, dass Niederdruckdampf zum Rücken der Verbreiterung zutritt.
Die Fig. 4 bis inklusive 7 veranschaulichen somit Einzelheiten, mittels deren bei Ringen dieser Type, wo der Dampfdruck an der Ringfläche q die Sektoren vorzurücken bestrebt ist und ein Kippen verursacht, diese Schwierigkeiten überwunden werden. Dieses Kippen wird verhindert durch Verkürzung der Verbreiterung a1 und Verbreiterung des Ringes (Fig. 4), durch den Ansatz (Fig. 5), durch die abgestuften Kohlen und den Wulst (Fig. 6) und durch den metallischen Ansatz p an der Vorderseite der Verbreiterung (Fig. 7).
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist der wirksame Packungsteil des Ringes der Teil rechts von der gestrichelten Linie, während der übrige Teil von der Oberfläche der Welle absteht und nur dazu dient, die Festigkeit des Ringes zu erhöhen.
Die Fig. 9 und 10 zeigen Blattfedern und die Fig. 11 und 12 eine Abänderung der Erfindung, die dazu bestimmt ist, die Fläche eines Wulstes abzudichten, wobei die Ringsektoren in radialer Richtung angedrückt werden.
Fig. 13 zeigt eine Abänderung der Ausführungsform nach Tig. 7, bei der ein zweiter Kohlenring als Stütze für den entlasteten Ring verwendet wird. Dieser zweite Ring ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, ausgebohrt und liegt nicht an der Welle an. Infolge der geringen Wärmeausdehnung der Kohle im Vergleich zu Metall ergibt sich durch die ungleiche Ausdehnung des Kohlenringes und des Ringgehäuses in Fig. 7 ein veränderlicher Abstand zwischen den beiden Materialien. Demzufolge ist ein richtiger Einbau schwierig und nur bei einer bestimmten Temperatur den günstigsten Bedingungen entsprechend. Die Anwendung des zweiten Kohlenringes bietet den Vorteil, dass die benachbarten Querflächen'auch bei verschiedenen Temperaturen beständig aneinander liegen.
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Gemäss der Erfindung sind die Ringe in der radialen Richtung vom Dampfdruck im wesentlichen entlastet, so dass die Reibung mit der Welle vermindert ist und höhere Dampfdrücke auf die Packungsringe ermöglicht werden.
Infolge der verminderten Reibung und der verminderten Erwärmung wird die Zuverlässigkeit der Stopfbüchsenpackung erhöht.
Es ist gewöhnlich vorzuziehen, in der nach innen gerichteten radialen Richtung einen kleinen Druck unausgeglichen zu lassen, um die umfassende Feder beim Halten der Kohlensektoren auf ihrem Platz zu unterstützen. Diese Feder kann entweder um den äusseren Umfang des Ringes oder um den Umfang des verbreiternden Teiles des Ringes angeordnet sein.
Die Verwendung von umfassenden Federn ist nicht wesentlich, da die Kohlenringe auch durch irgendwelche andere geeignete Mittel zusammengehalten werden können.
PATENT-ANSPRÜCHE :
EMI3.1
einer Verbreiterung L-förmigen Querschnitt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbreiterung gegen die Niederdruckseite gerichtet ist, so dass die Packungsringe annähernd entlastet sind, wobei für wechselnde Richtung des Druckgefälles zwei oder mehr Packungsringe mit in einander entgegengesetzten Richtungen liegenden Verbreiterungen vorgesehen und gegebenenfalls je zwei Ringe in einer Nut angeordnet sein können.