Stopfbüchspackung Die Erfindung betrifft eine Stopfbüchspackung, die aus einer Mehrzahl von ungeschmierten geteilten Dicht ringen zusammengesetzt ist, insbesondere für Kolben stangen von Trockenlaufverdichtern.
Bei der Hintereinanderschaltung mehrerer gleich artiger Dichtringe in Stopfbüchspackungen bekannter Bauart wird der Druck an den einzelnen Dichtringen entlang der Stopfbüchspackung ungleichmässig abge baut, da das Volumen der Leckgasmenge bei der an jedem Dichtring entstehenden Entspannung zunimmt, wodurch sich unter der Voraussetzung eines an allen Dichtringen gleichen Spaltquerschnitts der Durchfluss- widerstand von Ring zu Ring ständig erhöht.
Da der auf den einzelnen Dichtring wirkende Dif ferenzdruck die Anpressung seiner Dichtfläche an die Gleitfläche des abzudichtenden Körpers, beispielsweise stimmt, entstehen bei Dichtringen der bekannten Stopf- büchspackungen ein unterschiedlicher Abrieb und un- einer Kolbenstange oder einer sich drehenden Welle be- terschiedliche Betriebstemperaturen, so dass unter Um ständen örtliche Überhitzungen auftreten kön nen.
Es ist bekannt, an einem mehrstufigen Verdichter die genannten Nachteile dadurch zu umgehen, dass man verschiedene Stellen längs einer Stopfbüchspackung mit Hilfe je einer Gasleitung an die verschiedenen Stufen des Verdichters anschliesst und damit eine gleichmässi gere Druckverteilung in der Stopfbüchspackung er zwingt. Diese Lösung des Problems ist jedoch nicht möglich, wenn sich beispielsweise die Stopfbüchspak- kung an einem einstufigen Hochdruck- oder Nachschalt- verdichter befindet.
Auch ist es bekannt, die Dicht ringe zu ihrer Entlastung mit Dichtflächen und den Aussenumfang verbindenden Kanälen für das Leckgas zu versehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, zumindest einen Teil der Dichtringe derart zu entlasten, dass möglichst alle Dichtringe wenigstens an- nähernd gleichmässig, aber vermindert belastet und so mit zumindest annähernd einem gleichen und geringe ren Verschleiss ausgesetzt sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die bei mindestens einem Teil der Dichtringe zu ihrer Entlastung vorge sehenen, die Dichtfläche und den Aussenumfang ver bindenden Strömungskanäle für das Leckgas als Dros selstellen für das an die Dichtflächen geleitete Leckgas ausgebildet.
Durch die Drosselung in den Strömungskanälen kann die Strömung des Leckgases nunmehr derart an passbar sein, dass bei allen Dichtringen der Stopfbüchs- packung ein gleicher Druckabfall und damit gleiche Anpressdrücke an den Dichtflächen erzielt werden kön nen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Dichtfläche der Dichtringe Längsnuten aufweisen, die das Ende der Strömungswege mit der dem Minder druck zugewandten Breitseite der Dichtringe verbinden. Im Falle, dass der Druckausgleich zwischen der dem Überdruck zugewandten Breitseite irgendwelcher Dicht ringe und deren Aussenseite nicht wie in bekannter Weise ohne weiteres vor sich geht, können diese Dicht ringe auf der dem Überdruck zugewandten Breitseite Radialnuten aufweisen, durch die sich der Druck von dieser bis zur Aussenseite des Ringes fortpflanzen kann.
Wenn einem solchen Druckausgleich also konstruktive Gegebenheiten entgegenstehen, kann sich dadurch der Druck an der Aussenseite mit dem am Dichtring herr schenden überdruck ausgleichen.
Für eine besonders gute und dauerhafte Dichtwir kung können die Dichtringe aus durch Teilung des Ringes nach mindestens zwei zu an der inneren Boh rung gleichmässig verteilt angeordneten Stellen etwa tangential im gleichen Drehsinn heranführenden Teil fugen gebildeten Segmenten bestehen.
Ferner kann es zweckmässig sein, in Richtung des Druckabfalls vor den Dichtringen radial geteilte Deckringe anzuordnen. Dabei können die Deckringe und die Dichtringe Vor- richtungen enthalten, welche die Deckringe in einer sol chen Lage gegenüber den Dichtringen halten, dass die Segmente der Deckringe die tangentialen Teilfugen der Dichtringe überdecken.
Die Segmente der tangential geteilten Dichtringe können bei Materialabrieb an den Dichtflächen mittels einer Umschlingungsfeder auf die Gleitfläche des abzu dichtenden Körpers nachgeschoben werden. Die Seg mente der radial geteilten Deckringe können so ausge bildet sein, dass sie sich an den Teilfugen nicht berüh ren; sie können sich dann unter dem Einfluss des Ab riebs an der Dichtfläche auf die Gleitfläche des abzu dichtenden Körpers nachschieben.
Wegen der dabei entstehenden hohen Reibungswärme kann es aber er wünscht sein, dass die Deckringe auf der Gleitfläche nicht fest aufliegen. In diesem Falle sind die Segmente der Deckringe zweckmässig so ausgebildet, dass sie sich an den Teilfugen brühren.
Um die Dichtringe, deren Werkstoff vorteilhaft mit Rücksicht auf die Gleiteigenschaften und weniger auf die Formbeständigkeit ausgewählt wird, gut lagern und die Reibungswärme gut abführen zu können, können in Richtung des Druckabfalls nach den Dichtringen Stützringe angeordnet sein, deren Innendurchmesser grösser als der Durchmesser des abzudichtenden Kör pers ist. Um die Stützringe gut einbauen zu können, ist es vorteilhaft, diese radial zu teilen, wobei sich die dabei entstehenden Segmente entlang den Teilfugen be rühren.
Die geteilten Deckringe und Stützringe können eben falls mittels Umschlingungsfedern zusammengehalten sein. Hierbei berühren die Dichtflächen der radial ge teilten Stützringe die Gleitfläche des abzudichtenden Körpers nicht.
Bisher ist es bekannt, dass einer Mehrzahl von Dichtringen Drosselringe mit radialer Teilung und dich tem Stoss in Richtung des zu erzeugenden Druckab falls vorangesetzt sind. Diese Drosselringe berühren im allgemeinen die Gleitfläche des abzudichtenden Körpers mit ihren Dichtflächen nicht, so dass der Leckgasstrom durch den Spaltquerschnitt zwischen Dichtfläche und Gleitfläche gross und die erzeugte Druckdifferenz klein ist.
Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung sind daher in Richtung des Druckabfalls nach der Mehrzahl der Dichtringe radial geteilte Drosselringe angeordnet, deren Segmente sich an den Teilfugen berühren. Diese Anordnung erzeugt einen grösseren Druckabfall im Leckgas, weil sich das Leckgas beim Durchtritt durch die Spaltquerschnitte an den Dichtringen bereits weit gehend entspannt und somit sein Volumen wesentlich vergrössert hat.
Bei einer besonders einfachen Ausführungsform kann das Material der Dichtringe porös sein, wobei die Porosität, also die Durchlässigkeit des Materials, die gedrosselten Strömungswege für das Leckgas bilden kann.
Da die Leckgasmenge sich in ihrem Volumen ver ändert und jeder Dichtring einen zumindest annähernd gleichen Druckabfall erzeugen soll, kann es zweckmäs sig sein, die Strömungswege der in Richtung des Druck abfalls aufeinander folgenden Dichtringe mit zuneh mendem Querschnitt auszubilden, ihre Anzahl zu ver- grössern oder durch grössere Porosität des Materials zu vergrössern. Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungs gegenstandes sind anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen etwa tangential zum inneren Ring durchmesser geteilten Dichtring in Aufsicht, Fig. 2 bis 4 Segmente dieses Dichtringes in Seiten ansicht, Fig. 5 den Querschnitt eines Segmentes, Fig. 6 einen dreifach radial geteilten Deckring in Aufsicht, Fig. 7 das Zusammenwirken des Deckringes gemäss Fig. 6, mit einem Dichtring, im Schnitt, Fig. 8 den Querschnitt eines Drosselringes und Fig. 9 und 10 verschiedene Ausführungsformen ei ner Stopfbüchspackung,
die sich in der Anordnung der Drosselringe unterscheiden.
In der Fig. 1 haben die Segmente des Dichtringes die Bezugszeichen 1, 2 und 3. Diese Segmente sind durch die tangentialen Teilfugen 4, 5 und 6 voneinan der abgetrennt. Die tangentialen Teilfugen 4, 5 und 6 setzen sich in den radialen Teilfugen 7, 8 und 9 fort. An den tangentialen Teilfugen 4, 5 und 6 berühren sich die Segmente 1, 2 und 3. Die radialen Teilfugen 7, 8 und 9 bilden zumindest bei den Dichtringen in neuem Zustand grössere Spalte, die durch die Seg mente eines Deckringes abgedeckt werden und durch Verschleiss im Laufe der Betriebszeit sich verengen.
Die tangentialen Teilfugen 4, 5 und 6 verlaufen also nicht direkt tangential auf die Dichtfläche im in neren des gezeigten Dichtringes zu, sondern berühren einen gedachten Zylindermantel mit einem grösseren Durchmesser als dem Durchmesser des von der Dicht fläche umgebenen Zylinders entspricht. Dadurch wird es vermieden, dass die Segmente des in Fig. 1 gezeig ten Dichtringes in dünnen Schneiden endigen, welche bei der Berührung mit der abzudichtenden Fläche im allgemeinen leicht abbrechen würden.
An der Aussenseite des in Fig. 1 gezeigten Dicht ringes verläuft eine Ringnut 10, deren Tiefe aus dem in Fig. 1 eingezeichneten, gestrichelten Kreis zu ersehen ist. In die Ringnut 10 wird eine ringförmig geschlos sene Schraubenfeder eingelegt, welche die Segmente 1, 2 und 3 des Dichtringes zusammenhält und an die Gleitfläche des abzudichtenden Körpers andrückt.
Das Segment 2 des in Fig. 1 gezeigten Dichtringes enthält ausserdem einen wenig herausragenden Zapfen 11. Dieser Zapfen 11 stellt eine Vorrichtung dar, wel che die noch zu beschreibenden Deckringe in einer sol chen Lage gegenüber den Dichtringen hält, dass die Segmente der Deckringe die tangentialen und radialen Teilfugen der Dichtringe überdecken. Bei dem vorlie genden Beispiel können auch an den entsprechenden Stellen der Segmente 1 und 3 Zapfen für denselben Zweck angeordnet sein. Es genügt jedoch in den mei sten Fällen, dass ein Segment des Dichtringes einen Zapfen aufweist.
In den folgenden Figuren 2 bis 5 sind gleiche Teile in Übereinstimmung mit der Fig. 1 mit gleichen Be zugsziffern gekennzeichnet.
Die Figuren 2a und 2b stellen ein Segment des Dichtringes nach Fig. 1 in der Aufsicht und einer Sei tenansicht dar. Das Segment enthält senkrecht zur Dichtfläche 13 eine Bohrung 12, welche einerseits in der Quernut 14 und andererseits in der Höhlung 15 endigt. Durch diese Bohrung 12 kann Leckgas von der Aussenseite des Segments bzw. des Dichtringes an der in der Ringnut 10 liegenden Schraubenfeder vorbei an die Dichtfläche 13 gelangen, wobei sich der Druck des Gases durch die Quernut 14 auf die Dichtfläche 13 verteilt. Dabei ist der durch die Bohrung 12 gegebene Strömungskanal als Drosselstelle für das Leckgas aus gebildet.
In den Fig. 3a und 3b ist ein Segment des Dicht ringes nach Fig. 1 in Aufsicht und einer Seitenansicht dargestellt, welches zunächst dieselben Merkmale wie das Segment nach Fig. 2a und 2b aufweist. Als Beson derheit enthält die Dichtfläche 13 zwei Längsnuten 16, welche das Ende des Strömungsweges mit der dem Minderdruck zugewandten Breitseite 17 des Segments verbinden.
In den Fig. 4a und 4b ist ein Segment des Dicht ringes nach Fig. 1 in Aufsicht und einer Seitenansicht dargestellt, welches drei Bohrungen 18, 19 und 20 ent hält. Diese Bohrungen endigen jeweils an der Aussen seite des Segmentes in eine von drei Höhlungen 21 und an der Dichtfläche 13 in eine von drei Höhlungen 22. Hierbei verläuft lediglich die Bohrung 18 noch senkrecht zur Dichtfläche 13, während die Bohrungen 19 und 20 entsprechend der Verteilung der Höhlungen 21 diese mit den Höhlungen 22 verbinden. Die Bohrungen 18, 19 und 20 bilden hier zusammen mit den Höhlungen die Drosselstellen für das Leckgas, durch die der Gas druck von der Aussenseite auf die Dichtfläche 13 ein wirken kann.
In Fig. 5 ist der Querschnitt eines Segments nach den Fig. 2 und 3 als Drosselstelle für das an die Dicht fläche geleitete Leckgas dargestellt.
Die Fig. 6 stellt einen dreifach radial geteilten Deck ring dar, dessen Segmente sich an den Teilfugen 23, 24 und 25 nicht berühren. Auch der Deckring enthält an der Aussenseite eine Ringnut 26, in die eine ring förmig geschlossene Schraubenfeder einlegbar ist. In der Stopfbüchspackung werden die Segmente 27, 28 und 29 des Deckringes nach Fig. 6 durch den Zapfen 11 in einer ganz bestimmten Lage zu dem Dichtring nach Fig. 1 gehalten. Hierbei liegt der Zapfen 11 in einem Spalt der Teilfuge 24 zwischen den Segmenten 27 und 28 des Deckringes.
Um die Reibung an der abzudich tenden Fläche zu vermindern, kann der Deckring auch mit dichten Radialspalten ausgebildet sein. Der Zapfen 11 greift dabei in eine passend angeordnete Nut ein.
In Fig. 7 ist ein Deckring nach Fig. 6 in Zusam menwirkung mit einem Dichtring nach Fig. 1 im Schnitt dargestellt. Gleiche Teile haben in Fig. 7 in überein stimmung mit den Figuren 1 und 6 gleiche Bezugszif fern. Der in Fig. 7 dargestellte Schnitt verläuft in den Figuren 1 und 6 von dem gemeinsamen Zapfen aus radial durch die Mitte der jeweils dargestellten Ringe. Hierbei überdecken die Segmente 28 und 29 des Deck ringes nach Fig. 6 die Teilfugen 8 und 9 des Dicht ringes nach Fig. 1.
In der Fig. 8 ist ein Drosselring im Schnitt darge stellt, welcher zwei- oder mehrfach geteilt sein kann, aber nicht geteilt sein muss. Wenn der Drosselring ge teilt ist, kann er im allgemeinen leichter auf den abzu dichtenden Körper, beispielsweise einer Kolbenstange, montiert werden. Auf die Funktion hat die Teilung des Drosselringes keinen Einfluss, weil die Segmente eines geteilten Drosselringes sich in jedem Fall an den Teil fugen berühren und auch durch Federelemente nicht nachgeschoben werden können. Ein zwei- oder mehr fach geteilter Drosselring hat am Umfang der Aussen seite eine geschlossene Ringnut 30, in die eine in sich geschlossene Schraubenfeder eingelegt ist. Diese hält die Segmente des Drosselringes zusammen.
Die Dicht fläche 31 des Drosselringes muss die abzudichtende Fläche nicht berühren und unterliegt deshalb nur einem geringen oder gar keinem Verschleiss.
Die Figuren 9 und 10 stellen verschiedene Stopf- büchspackungen gemäss der vorliegenden Erfindung dar. In beiden Figuren sind wiederum gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Jede Stopfbüchs- packung ist nur zur Hälfte im Schnitt dargestellt, wo bei eine Kolbenstange 32 als abzudichtender Körper von einem Stopfbüchsengehäuse 33 umgeben ist.
Das Stopfbüchsengehäuse endigt an der einen Seite in einer Labyrinthdichtung oder einer ähnlichen be rührungslosen Drosselstrecke 34. In das Stopfbüchs- gehäuse 33 sind die Elementträger 35, 36 und 37 so wie eine Kammerstütze 38 eingepasst und werden durch den Flansch 39 festgehalten, welcher die Stopfbüchs- packung an dem der Drosselstrecke 34 gegenüberlie genden Ende abschliesst.
Ein Elementträger 35 umfasst jeweils einen Deck ring 40 nach Fig. 6, einen Dichtring 41 nach Fig. 1 und - falls wegen der zu erwartenden Druckdifferenz erforderlich - einen Stützring 42. Die Stützringe 42 können den in Fig. 8 dargestellten Deckringen nach gebildet sein. Sie sind aber im allgemeinen nicht so dick wie die Deckringe und bestehen vorzugsweise aus einem Metall mit guten Trockenlaufeigenschaften.
Der Elementträger 36 umfasst jeweils 2 gleiche Drosselringe 43 nach Fig. B. Durch den Elementträger 37 werden jeweils zwei gleiche Dichtringe 44 gehalten, welche den in Fig. 1 gezeigten Dichtringen nachgebil det sein können, aber nicht die in Fig. 2 bis 5 darge stellten Kanäle aufweisen.
Die Kammerstütze 3 8 ist weitgehend den Element trägern 35, 36 und 37 nachgebildet und hat ein Loch 45, an das man eine Rohrleitung zum Ableiten von Ga sen anschliessen kann. Auch das Gehäuse 33 enthält ein Loch 46 an der Stelle, an der das Loch 45 der Kammerstütze 38 zu liegen kommt. Das Loch 46 ist grösser als das Loch 45 und ermöglicht den Anschluss einer Rohrleitung.
Alle zur Anwendung kommenden Ringe sind zu mindest aus Gründen der Montagevereinfachung mehr fach geteilt, wobei die Segmente der Ringe durch in sich ringförmig geschlossene Schraubenfedern 48 zu sammengehalten und an die Kolbenstange 32 ange drückt werden.
Die Elementträger 35, 36 und 37 haben die Auf gabe, abstandshaltend die Kräfte von den Ringen der Stopfbüchspackung aufzunehmen und an das Stopf büchsengehäuse 33 weiterzugeben. Gleichzeitig wird die durch Reibung entstehende Wärme von den Ringen der Stopfbüchspackung über die Elementträ ger nach aussen weitergeleitet. Durch die Kammerstütze 38 wird eine Kammer 47 zwischen den Ringen der Stopfbüchspackung erzeugt, in der sich Leckgase sam meln, welche durch die am Loch 45 angeschlossene Rohrleitung abgeleitet werden.
In der Stopfbüchspackung nach Fig.9 sind nun mehr drei Elementträger 35 mit jeweils einem Deck ring 40, einem Dichtring 41 und einem Stützring 42 hinter der Drosselstrecke 34 angeordnet. Dann folgt ein Elementträger 36 mit zwei Drosselringen 43 sowie eine Kammerstütze 3 8 und wiederum ein Elementträ ger 37 mit zwei Dichtringen 44 bekannter Bauart.
Wenn an dem von der Drosselstrecke 34 abgeschlos senen Ende der Stopfbüchspackung ein Überdruck ge genüber dem von dem Flansch 39 abgeschlossenen Ende herrscht, so wird der Druck insbesondere durch die Deckringe 40 und Dichtringe 41 in den Element trägern 35 entlang der Kolbenstange 32 abgebaut. Mit dem Druckabbau ist eine erhebliche Volumen- vergrösserung in den durchströmenden Leckgasen ver bunden. Die Leckgase mit dem erhöhten Volumen wer den nunmehr weiterhin durch die Drosselringe 43 in dem Elementträger 36 entlang der Kolbenstange 32 entspannt.
Die Leckgase sammeln sich in der durch die Kammerstütze 3 8 gebildeten Kammer 47 und werden durch die Löcher 45 und 46 abgezogen. Die Dicht ringe 44 in dem Elementträger 37 schliessen die Kam mer 47 von aussen ab.
Die Stopfbüchspackung nach Fig. 10 unterscheidet sich von der Stopfbüchspackung nach Fig. 9 lediglich in der Reihenfolge der Elementträger und der darin enthaltenen Ringe.
Hierbei wird der Druck zwischen der Drosselstrecke 34 und dem Flansch 39 insbeson dere in vier hintereinandergeschalteten Elementträgern 35 und den dazu gehörigen Deckringen 40, Dichtrin gen 41 und Stützringen 42 abgebaut. In der nachgeord neten Kammer 47 sammeln sich die entspannten Leck gase, welche durch die an dem Loch 45 angeschlossene Rohrleitung abgezogen werden. Zwei Drosselringe 43 oder Dichtringe beliebiger Bauart, welche in einem Elementträger 36 enthalten sind, schliessen die Kammer 47 nach aussen hin ab.
Das Kennzeichen dieser Erfindung, nämlich die zur zwangsläufigen Drosselung des Leckgases in die Dichtringe eingearbeiteten Strömungskanäle, ist nicht nur auf die als Beispiel in Fig. 1 angeführten dreiteili gen Dichtringe mit tangential liegenden Teilfugen be grenzt. Diese Kanäle können auch in Dichtungen an derer Teilung, zum Beispiel vierteilig oder sechsteilig, angeordnet werden und dabei die gleiche Wirkung er zielen.
Stuffing box packing The invention relates to a stuffing box packing which is composed of a plurality of unlubricated split sealing rings, in particular for piston rods of dry-running compressors.
When several identical sealing rings are connected in series in gland packings of known design, the pressure on the individual sealing rings along the stuffing box packing is reduced unevenly, since the volume of the leakage gas increases with the expansion of each sealing ring, which results in the same gap cross-section on all sealing rings the flow resistance increases continuously from ring to ring.
Since the differential pressure acting on the individual sealing ring, the pressure of its sealing surface against the sliding surface of the body to be sealed, for example, is correct, the sealing rings of the known stuffing box packings result in different abrasion and different operating temperatures for a piston rod or a rotating shaft, see above that local overheating may occur under certain circumstances.
It is known to circumvent the disadvantages mentioned in a multistage compressor by connecting different points along a stuffing box packing with the help of a gas line to the different stages of the compressor and thus forcing a more even pressure distribution in the stuffing box packing. However, this solution to the problem is not possible if, for example, the stuffing box pack is located on a single-stage high-pressure or downstream compressor.
It is also known to provide the sealing rings for their relief with sealing surfaces and the outer circumference connecting channels for the leakage gas.
The present invention is based on the object of relieving at least a part of the sealing rings in such a way that, if possible, all sealing rings are at least approximately uniformly, but less stressed and thus exposed to at least approximately the same and less wear.
To solve this problem, at least some of the sealing rings are provided to relieve them, the sealing surface and the outer circumference ver binding flow channels for the leakage gas as Dros selstellen designed for the leakage gas directed to the sealing surfaces.
Due to the throttling in the flow channels, the flow of the leakage gas can now be adjusted in such a way that the same pressure drop and thus the same contact pressures on the sealing surfaces can be achieved for all sealing rings of the gland packing.
In a preferred embodiment, the sealing surface of the sealing rings can have longitudinal grooves which connect the end of the flow paths with the broad side of the sealing rings facing the reduced pressure. In the event that the pressure equalization between the broad side of any sealing ring facing the overpressure and its outside does not take place in the known manner without further ado, these sealing rings can have radial grooves on the broad side facing the overpressure, through which the pressure from this to can propagate to the outside of the ring.
If such a pressure equalization is opposed by structural conditions, the pressure on the outside can be equalized with the overpressure prevailing on the sealing ring.
For a particularly good and lasting Dichtwir effect, the sealing rings can consist of segments formed by dividing the ring according to at least two points that are evenly distributed on the inner bore approximately tangentially in the same direction of rotation.
Furthermore, it can be expedient to arrange radially divided cover rings in front of the sealing rings in the direction of the pressure drop. The cover rings and the sealing rings can contain devices which hold the cover rings in such a position with respect to the sealing rings that the segments of the cover rings cover the tangential joints of the sealing rings.
In the event of material abrasion on the sealing surfaces, the segments of the tangentially split sealing rings can be pushed onto the sliding surface of the body to be sealed by means of a wrap spring. The segments of the radially divided cover rings can be formed in such a way that they do not touch the butt joints; they can then push themselves under the influence of the abrasion on the sealing surface on the sliding surface of the body to be sealed.
Because of the resulting high frictional heat, however, he may wish that the cover rings do not rest firmly on the sliding surface. In this case, the segments of the cover rings are expediently designed in such a way that they touch the parting joints.
In order to be able to store the sealing rings, the material of which is advantageously selected with regard to the sliding properties and less on the dimensional stability, and to be able to dissipate the frictional heat well, support rings can be arranged in the direction of the pressure drop after the sealing rings, the inner diameter of which is greater than the diameter of the seal to be sealed Body is. In order to be able to install the support rings well, it is advantageous to divide them radially, with the resulting segments touching one another along the parting lines.
The split cover rings and support rings can also be held together by means of wrap springs. Here, the sealing surfaces of the radially divided support rings do not touch the sliding surface of the body to be sealed.
So far it is known that a plurality of sealing rings throttle rings with radial division and you system shock in the direction of the pressure drop to be generated if preceded. These throttle rings generally do not touch the sliding surface of the body to be sealed with their sealing surfaces, so that the leakage gas flow through the gap cross-section between the sealing surface and the sliding surface is large and the pressure difference generated is small.
According to one embodiment of the invention, therefore, radially divided throttle rings are arranged in the direction of the pressure drop after the plurality of sealing rings, the segments of which touch one another at the butt joints. This arrangement creates a greater pressure drop in the leakage gas, because the leakage gas has already largely relaxed when it passes through the gap cross-sections on the sealing rings and thus has significantly increased its volume.
In a particularly simple embodiment, the material of the sealing rings can be porous, the porosity, that is to say the permeability of the material, being able to form the throttled flow paths for the leakage gas.
Since the amount of leakage gas changes in volume and each sealing ring should generate at least approximately the same pressure drop, it can be expedient to design the flow paths of the sealing rings which are successive in the direction of pressure drop with increasing cross-section, to increase their number or to increase due to greater porosity of the material. For example, embodiments of the subject invention are explained in more detail below with reference to the drawing.
1 shows a top view of a sealing ring divided approximately tangentially to the inner ring diameter, FIGS. 2 to 4 segments of this sealing ring in side view, FIG. 5 shows the cross section of a segment, FIG. 6 is a top view of a triple radially divided cover ring, FIG 7 shows the interaction of the cover ring according to FIG. 6, with a sealing ring, in section, FIG. 8 shows the cross section of a throttle ring and FIGS. 9 and 10 different embodiments of a stuffing box packing,
which differ in the arrangement of the throttle rings.
In Fig. 1, the segments of the sealing ring have the reference numerals 1, 2 and 3. These segments are separated from the voneinan by the tangential joints 4, 5 and 6. The tangential parting lines 4, 5 and 6 continue in the radial parting lines 7, 8 and 9. At the tangential parting lines 4, 5 and 6, the segments 1, 2 and 3. The radial parting lines 7, 8 and 9 form larger gaps, at least in the case of the sealing rings in new condition, which are covered by the segments of a cover ring and due to wear narrow in the course of the operating time.
The tangential butt joints 4, 5 and 6 are not directly tangential to the sealing surface in the neren of the sealing ring shown, but touch an imaginary cylinder jacket with a larger diameter than the diameter of the cylinder surrounded by the sealing surface. This prevents the segments of the sealing ring shown in FIG. 1 from ending in thin cutting edges, which would generally easily break off on contact with the surface to be sealed.
On the outside of the sealing ring shown in Fig. 1 runs an annular groove 10, the depth of which can be seen from the dashed circle drawn in FIG. In the annular groove 10 an annularly closed coil spring is inserted, which holds the segments 1, 2 and 3 of the sealing ring together and presses against the sliding surface of the body to be sealed.
The segment 2 of the sealing ring shown in Fig. 1 also contains a little protruding pin 11. This pin 11 represents a device wel che holds the cover rings to be described in a sol chen position with respect to the sealing rings that the segments of the cover rings are tangential and cover the radial joints of the sealing rings. In the present example, 1 and 3 pins can be arranged for the same purpose at the corresponding points of the segments. However, in most cases it is sufficient that a segment of the sealing ring has a pin.
In the following Figures 2 to 5, the same parts in accordance with FIG. 1 are denoted with the same reference numbers.
Figures 2a and 2b represent a segment of the sealing ring according to FIG. 1 in plan view and a side view. The segment contains a bore 12 perpendicular to the sealing surface 13, which ends in the transverse groove 14 on the one hand and in the cavity 15 on the other. Through this bore 12, leakage gas can get from the outside of the segment or the sealing ring past the helical spring located in the annular groove 10 to the sealing surface 13, the pressure of the gas being distributed through the transverse groove 14 to the sealing surface 13. The flow channel given by the bore 12 is formed as a throttle point for the leakage gas.
In Figs. 3a and 3b, a segment of the sealing ring of FIG. 1 is shown in plan view and a side view, which initially has the same features as the segment of FIGS. 2a and 2b. As a special feature, the sealing surface 13 contains two longitudinal grooves 16 which connect the end of the flow path with the broad side 17 of the segment facing the reduced pressure.
4a and 4b, a segment of the sealing ring of Fig. 1 is shown in plan and a side view, which holds three bores 18, 19 and 20 ent. These holes each end on the outside of the segment in one of three cavities 21 and on the sealing surface 13 in one of three cavities 22. Here, only the hole 18 is still perpendicular to the sealing surface 13, while the holes 19 and 20 according to the distribution of the Cavities 21 connect these to the cavities 22. The bores 18, 19 and 20 here together with the cavities form the throttle points for the leakage gas, through which the gas pressure from the outside on the sealing surface 13 can act.
In Fig. 5 the cross section of a segment according to FIGS. 2 and 3 is shown as a throttle point for the leakage gas directed to the sealing surface.
Fig. 6 shows a three-fold radially divided cover ring, the segments of which do not touch at the joints 23, 24 and 25. The cover ring also contains an annular groove 26 on the outside, into which an annularly closed helical spring can be inserted. In the stuffing box packing, the segments 27, 28 and 29 of the cover ring according to FIG. 6 are held by the pin 11 in a very specific position relative to the sealing ring according to FIG. Here, the pin 11 lies in a gap in the parting line 24 between the segments 27 and 28 of the cover ring.
In order to reduce the friction on the surface to be sealed, the cover ring can also be designed with tight radial gaps. The pin 11 engages in a suitably arranged groove.
In Fig. 7, a cover ring according to FIG. 6 is shown in co-operation with a sealing ring according to FIG. 1 in section. Identical parts have the same reference numerals in FIG. 7 in accordance with FIGS. 1 and 6. The section shown in FIG. 7 runs in FIGS. 1 and 6 from the common pin radially through the center of the rings shown in each case. Here, the segments 28 and 29 of the cover ring according to FIG. 6 cover the parting lines 8 and 9 of the sealing ring according to FIG. 1.
In Fig. 8, a throttle ring is in section Darge presents, which can be divided two or more times, but does not have to be divided. If the throttle ring is divided ge, it can generally be more easily mounted on the body to be sealed, such as a piston rod. The division of the throttle ring has no effect on the function, because the segments of a divided throttle ring always touch at the joints and cannot be pushed in by spring elements. A throttle ring divided two or more times has on the circumference of the outside a closed annular groove 30 into which a self-contained helical spring is inserted. This holds the segments of the throttle ring together.
The sealing surface 31 of the throttle ring does not have to touch the surface to be sealed and is therefore subject to little or no wear.
FIGS. 9 and 10 show different stuffing box packings according to the present invention. In both figures, the same parts are again identified with the same reference numbers. Each stuffing box pack is shown only halfway in section, where a piston rod 32 as the body to be sealed is surrounded by a stuffing box housing 33.
The stuffing box housing ends on one side in a labyrinth seal or a similar non-contact throttle section 34. The element carriers 35, 36 and 37 as well as a chamber support 38 are fitted into the stuffing box housing 33 and are held in place by the flange 39, which the stuffing box Pack at the end opposite the throttle section 34 opposite end.
An element carrier 35 each comprises a cover ring 40 according to FIG. 6, a sealing ring 41 according to FIG. 1 and - if necessary because of the pressure difference to be expected - a support ring 42. The support rings 42 can be formed according to the cover rings shown in FIG. However, they are generally not as thick as the cover rings and are preferably made of a metal with good dry-running properties.
The element carrier 36 each comprises 2 identical throttle rings 43 according to FIG. B. Two identical sealing rings 44 are held by the element carrier 37, which can be nachgebil det the sealing rings shown in Fig. 1, but not those shown in Fig. 2 to 5 Darge presented Have channels.
The chamber support 3 8 is largely modeled on the element carriers 35, 36 and 37 and has a hole 45 to which a pipe for deriving Ga sen can be connected. The housing 33 also contains a hole 46 at the point at which the hole 45 of the chamber support 38 comes to rest. The hole 46 is larger than the hole 45 and enables a pipeline to be connected.
All the rings used are at least divided several times for reasons of simplifying assembly, the segments of the rings being held together by helical springs 48 closed in a ring shape and pressed against the piston rod 32.
The element carriers 35, 36 and 37 have the task of absorbing the forces from the rings of the stuffing box packing and to pass them on to the stuffing box housing 33 with a spacing. At the same time, the heat generated by friction is passed on from the rings of the stuffing box packing via the element carriers to the outside. Through the chamber support 38 a chamber 47 is created between the rings of the stuffing box packing, in which leak gases collect which are discharged through the pipeline connected to the hole 45.
In the stuffing box packing according to FIG. 9, three element carriers 35 each with a cover ring 40, a sealing ring 41 and a support ring 42 are arranged behind the throttle section 34. Then follows an element carrier 36 with two throttle rings 43 and a chamber support 3 8 and again an Elementträ ger 37 with two sealing rings 44 of known design.
If at the end of the gland packing completed by the throttle section 34 overpressure prevails compared to the end closed by the flange 39, the pressure is reduced in particular by the cover rings 40 and sealing rings 41 in the element carriers 35 along the piston rod 32. The pressure reduction is associated with a considerable increase in volume in the leakage gases flowing through. The leakage gases with the increased volume who now continue to relax through the throttle rings 43 in the element carrier 36 along the piston rod 32.
The leakage gases collect in the chamber 47 formed by the chamber support 38 and are drawn off through the holes 45 and 46. The sealing rings 44 in the element carrier 37 close the chamber 47 from the outside.
The stuffing box packing according to FIG. 10 differs from the stuffing box packing according to FIG. 9 only in the order of the element carriers and the rings contained therein.
Here, the pressure between the throttle section 34 and the flange 39 is reduced in particular in four element carriers 35 connected in series and the associated cover rings 40, sealing rings 41 and support rings 42. In the nachgeord designated chamber 47, the relaxed leak gases collect, which are drawn off through the pipeline connected to the hole 45. Two throttle rings 43 or sealing rings of any type, which are contained in an element carrier 36, close off the chamber 47 from the outside.
The characteristic of this invention, namely the flow channels incorporated into the sealing rings for the inevitable throttling of the leakage gas, is not only limited to the three-part sealing rings with tangentially lying butt joints be cited as an example in FIG. These channels can also be arranged in seals at their division, for example in four or six parts, and thereby achieve the same effect.