DE102005019250B3

DE102005019250B3 - Kammerungsring zum Schutz der Dichtzone von Stopfbuchspackungen

Info

Publication number: DE102005019250B3
Application number: DE200510019250
Authority: DE
Inventors: Wilfried Ernst; Jürgen Dr. Kästner
Original assignee: KOETHENER SPEZIALDICHTUNGEN GM; Kothener Spezialdichtungen GmbH
Current assignee: KOETHENER SPEZIALDICHTUNGEN GM; Kothener Spezialdichtungen GmbH
Priority date: 2005-04-24
Filing date: 2005-04-24
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2025-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kammerungsring (1) zum Schutz der Dichtzone (12) von Stopfbuchspackungen für einen Einsatz in Ventilen, Absperrschiebern und sonstigen Industriearmaturen. DOLLAR A Er besteht in axialer Richtung aufeinander folgend aus einer ersten nicht metallischen Ringscheibe (2), einer ersten Streckmetallringscheibe (3), einer zweiten nicht metallischen Ringscheibe (4), einer ersten Metallringscheibe (5), die an ihrem Innendurchmesser eine Abwinkelung (10) aufweist, und einer dritten nicht metallischen Ringscheibe (6), einer zweiten Streckmetallringscheibe (7), einer vierten nicht metallischen Ringscheibe (8), einer zweiten Metallringscheibe (9), die an ihrem Innendurchmesser ebenfalls eine Abwinkelung (10) aufweist, wobei alle metallischen und nicht metallischen Ringscheiben mittels eines technischen Klebers untereinander fest verbunden sind und wobei sich der vorgenannte Aufbau auch mehrfach wiederholen kann und wobei alle nicht metallischen Ringscheiben aus Reingrafit, aus PTFE oder aus Glimmer bestehen. DOLLAR A Die mit den erfindungsgemäßen Kammerungsringen (1) kombinierten Dichtzonen (12) können in Ventilen und Absperrschiebern Temperaturen bis 1000 DEG C und Drücken bis 400 bar standhalten.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kammerungsring zum Schutz der Dichtzone von Stopfbuchspackungen für einen Einsatz in Ventilen, Absperrschiebern und sonstigen Industriearmaturen.
Kammerungsringe der erfindungsgemäßen Art werden für einen funktionssichernden Erhalt von Stopfbuchspackungen über einen längeren Zeitraum als bisher üblich im Armaturenbau oder generell für packungsabgedichtete Spindeldurchführungen eingesetzt. Es ist dabei von großer Bedeutung, dass hier die zu schützenden Packungsbauteile einer Stopfbuchspackung, welche je nach anzutreffenden Betriebsbedingungen aus entweder Reingrafit, PTFE oder Glimmer bestehen können, dem Angriff abrasiver Medien mit ggf. hoher Temperatur und/oder hohem Druck fast vollständig entzogen werden, wobei dies durch einfache technische Maßnahmen hinsichtlich der neuerungsgemäßen Ausbildung von Kammerungsringen erreicht wird und somit unterschiedlichste Einsatzbedingungen beim Aufbau von Stopfbuchsen für Ventile und/oder Schieber abgedeckt werden können.
Ein derartiger Kammerungsring besteht aus einzelnen Lagen metallischer und nichtmetallischer Schichten, die entweder stofflich oder formschlüssig miteinander fest verbunden sind.
Dem Stand der Technik folgend sind Lösungen zum Schutz von Packungsbauteilen in Stopfbuchspackungen bekannt, die jedoch mit einigen Nachteilen behaftet sind.

Nach DE 43 38 162 A1 ist ein Kammerungsring 6 zum Schutz der Dichtzone 7 der Stopfbuchspackung 6-7-6 für einen Einsatz in sonstigen Industriearmaturen, die Flüssigkeiten oder Gase mit hohen Temperaturen, hohen Drücken und extremen abrasiven Wirkungen absperren, bekannt, wobei er (aufeinanderfolgend) aus einer Reingrafitringscheibe 4, einer Streckmetallringscheibe 1, einer Reingrafitringscheibe 2, einer Metallringscheibe 3, einer Reingrafitringscheibe 2, einer Streckmetallringscheibe 1, einer Reingrafitringscheibe 2, einer Metallringscheibe 3 und einer Reingrafitringscheibe 2, einer Streckmetallringscheibe 1 sowie einer Reingrafitringscheibe 5 besteht, die alle mittels (technischen) Klebers fest verbunden sind. Es sind hieraus jedoch keine Abwinkelungen von Metallringscheiben bekannt.

Aus DE 103 16 262 A1 ist eine als Schichtverbund gestaltete Dichtung für Flanschverbindungen bekannt, welche mehrere Lagen aus Metallfolien und Grafitfolien aufweist sowie Metalleinlagen aufweist. Die Metalleinlagen können als Spießbleche oder Streckmetallbleche ausgebildet sein, die bspw. aus Edelstahl, Nickel oder Legierungen von Nickel bestehen. Des Weiteren weist die Dichtung eine Bördelung auf, die als Diffusionssperre dient.

Der Vorteil der Bördelung wird sehr anschaulich im Beitrag der SGL CARBON GROUP mit dem Titel „SIGRAFLEX Hochdruck – Graphitdichtungsplatte für höchste Ansprüche als kleberfreier Verbund mit Edelstahlfolien" beschrieben, auf die im Abschnitt [0007] von DE 103 16 262 A1 verwiesen wird. Danach ist die Dichtung für Betriebsdrücke bis 250 bar und Temperaturen bis 800°C geeignet.

Aus DE 100 56 896 B4 ist ein Kammerungsring 3 zum Schutz der Dichtzone 2 von einer Stopfbuchspackung bekannt, welcher schichtförmig aus abwechselnd Metall – Lamellen – Schichten 14 und Glimmerschichten 15 aufgebaut ist.

Nach DE 43 06 369 A1 wird ein Kammerungsring zum Schutz der Dichtzone 5 von einer Stopfbuchspackung vorgeschlagen, welcher viermal abwechselnd aus je einer Grafitringscheibe 6 und einer Spießblechringscheibe 7 besteht, wobei diese durch Verankerungsfahnen 8 klebefrei aufeinander gesetzt sind.

Die vorgenommene Auswertung des bekannten Standes der Technik ergab keine geeignete Lösung, die zum Aufbau von Stopfbuchspackungen mit Verbesserung ihrer Funktionssicherheit in Ventilen und/oder Schiebern eingesetzt werden könnte, wenn die Stopfbuchspackung hochbelastenden Betriebsbedingugen der abzusperrenden Medien bezüglich ihrer Temperatur, ihres Druckes und mit einhergehender mechanischer Abrasion ausgesetzt werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kammerungsring zur Verbesserung des Schutzes der Dichtzone von Stopfbuchspackungen für Ventile, Absperrschieber oder sonstige In dustriearmaturen vorzuschlagen, bei denen Flüssigkeiten oder Gase mit gegebenenfalls hohem Druck als auch mit hoher Temperatur abgesperrt werden, wobei mittels neuartiger Kombination, Gestaltung und Verbindung bekannter Werkstoffe in bestimmter Lagenanordnung und -form in einem Kammerungsring und eines damit verbesserbaren Schutzes der Packungsbauteile in einer Stopfbuchspackung, letztere auch unkompliziert vorgefertigt werden kann, die Kosten für die Tnstandhaltung derart ausgerüsteter Armaturen durch höhere Standzeiten gesenkt werden und eine variable Anpassung der Dichtzone von Stopfbuchspackungen an jeweils definiert vorherrschende Betriebsbedingungen schnell möglich sein soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Patentansprüchen 2 bis 6.

Zur erfindungsgemäßen Lösung sollen weitere Erläuterungen folgen.

Der Kammerungsring ist aus mehreren Kreisringscheiben metallischen und nichtmetallischen Materials aufgebaut, wobei diese Elemente miteinander stoff- oder formschlüssig fest verbunden sind.

Seine Struktur stellt sich im einzelnen wie folgt dar:
Zwischen zwei nicht metallischen Ringscheiben befindet sich eine erste Streckmetallringscheibe, die mit den ersteren fest verbunden ist. Daran schließt sich, in axialer Richtung von oben nach unten gesehen, eine erste Metallringscheibe an, die an ihrem Innendurchmesser eine Abwinkelung von 90° besitzt und dadurch die Körperkanten der Innendurchmesser der vorgenannten nicht metallischen Ringscheiben und die der ersten Streckmetallringscheibe abdeckt. Insbesondere wird hierdurch erreicht, dass die scharfen Kanten der ersten Streckmetallringscheibe an ihrem Innendurchmesser nicht die glatten, zylindrischen Flächen einer Ventilspindel/Absperrschieberspindel der genannten Armaturen beschädigen können.

In einer derartigen, wie vor genannten, Abfolge schließen sich die Elemente an die erste Metallringscheibe mit der Abwinkelung um 90° nochmals an, sodass ein gebrauchsfähiger Kammerungsring entsteht. Es kann gefordert sein, dass auch mehr als zwei dieser gleichen Abfolgen von metallischen und nichtmetallischen Kreisringscheiben übereinandergelegt sind. Alle metallischen und nichtmetallischen Kreisringscheiben sind mittels eines technischen Klebers, durch Vulkanisation stoffschlüssig oder mittels einer Blechringscheibe (Spießblechringscheibe) mit besonderen Hafteigenschaften formschlüssig miteinander fest verbunden. Diese Spießblechringscheibe besitzt auf ihren beiden Ringflächen nach aussen gerichtete Metallspitzen, die sich beidseitig in das Material der nicht metallischen Kreisringscheiben des zusammensetzbaren Kammerungsringes einpressen.

Entsprechend den charakteristischen Einsatzbedingungen von Ventilen und Absperrschiebern, bezüglich vorhandenem Druck, vorhandener Temperatur und einwirkender abrasiver Wirkungen der abzusperrenden Medien sind auch die Materialien der einzelnen Elemente des Kammerungsringes und das Material der Packungsbauteile anpassbar.

So werden die nicht metallischen Ringscheiben aus Reingrafit durch Ringscheiben, bestehend aus PTFE oder Glimmer, entsprechend variabel ersetzt.

Eine Stopfbuchspackung ist in diesem Sinne, bei Nutzung der erfindungsgemäßen Kammerungsringe, die die Packungsbauteile der Stopfbuchspackung von beiden Seiten schützend einfassen, in einfacher Weise vorfertigbar.

Die Erfindung soll anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Dazu werden die 1, 2, 3 und 4 verwendet.
1: Darstellung eines Kammerungsringes mit fünf sich wiederholenden Abfolgen einzelner Elemente in teilweiser Schnittdarstellung
2: Struktur eines Kammerungsringes mit zwei sich wiederholenden Abfolgen einzelner Elemente in Explosionsdarstellung
3: Struktur eines Kammerungsringes in Explosionsdarstellung mit formschlüssiger Verbindung seiner einzelnen Elemente
4: Darstellung der Dichtzone und diese einfassenden Kammerungsringe in einer Stopfbuchspackung
Die einzelnen Bezugszeichen bedeuten:

1: Kammerungsring
2: erste nicht metallische Ringscheibe
3: erste Streckmetallringscheibe
4: zweite nicht metallische Ringscheibe
5: erste Metallringscheibe
6: dritte nicht metallische Ringscheibe
7: zweite Streckmetallringscheibe
8: vierte nicht metallische Ringscheibe
9: zweite Metallringscheibe
10: Abwinkelung
11: Spießblechringscheibe
12: Dichtzone

Der Aufbau einer Stopfbuchspackung, bestehend aus Packungsbauteilen, die die Dichtzone 12 darstellen, aus Dichtwerkstoffen, wie Reingrafit, PTFE oder Glimmer und diese sie beidseitig einfassenden Kammerungsringe 1, kann vorteilhafter Weise im Rahmen einer Vorfertigung durchgeführt werden, bei bekannten Bedingungen hinsichtlich Druck, Temperatur der abzusperrenden Medien und bei ggfs. vorhandenen mechanisch abrasiven Wirkungen. Die erfindungsgemäße Lösung vermag es dabei, dass die mittels der Kammerungsringe 1 geschützten Packungsbauteile der Dichtzone 12 Drücken bis 400 bar und Temperaturen bis 1000°C standhalten.
Der einzelne Kammerungsring 1 besteht aus mehreren fest miteinander verbundenen metallischen und nichtmetallischen Kreisringscheiben.
Dabei sind nach 1 und im Detail in 2 eine erste nicht metallische Ringscheibe 2 aus Reingrafit, eine erste Streckmetallringscheibe 3, eine zweite nicht metallische Ringscheibe 4 aus Reingrafit und eine erste Metallringscheibe 5- diese mit einer Abwinkelung 10 von 90° an ihrem Innendurchmesser- z.B. mittels eines technischen Klebers, der als feiner Film vorliegt, fest miteinander verbunden. Die Abwinkelung 10 überdeckt dabei sämtliche Körperkanten der Innendurchmesser der vorgenannten Elemente und verhindert insbesondere, dass durch erforderliche Drehbewegungen einer Ventil-/Absperrschieberspindel die scharfen Metallkanten am Innendurchmesser der ersten Streckmetallringscheibe 3 die Oberfläche der Spindel einer Armatur mechanisch beschädigen.
An die beschriebenen Elemente schließen sich gemäß 2 nochmals eine dritte nicht metallische Ringscheibe 6 aus Reingrafit, eine zweite Streckmetallringscheibe 7, eine vierte nicht metallische Ringscheibe 8 aus Reingrafit und eine zweite Metallringscheibe 9 an, wobei letztere ebenfalls die Abwinkelung 10 aufweist.
Nach 1 wird gezeigt, dass der Kammerungsring 1 auch aus mehreren sich wiederholenden Abfolgen von Elementen, die sich auch im Hinblick der verwendeten Materialien gleichen, aufbaubar ist.
Der Werkstoff der nicht metallischen Ringscheiben 2, 4, 6 und 8 – hier Reingrafit- wird durch PTFE oder Glimmer ersetzt, wenn dies erforderlich ist. In einer weiteren Variante nach 3 kann vorgesehen werden, dass an Stelle der stoffschlüssigen Verbindung der einzelnen Elemente des Kammerungsringes 1, deren feste Verbindung mittels der Zwischenlagen von Spießblechringscheiben 11- hier dreimal integriert- erbracht wird. Die auf ihren beiden Seiten der Kreisringflächen eingebrachten scharfkantigen Erhebungen verhaken sich im zusammengepressten Zustand in den Oberflächen benachbarter nicht metallischer Ringscheiben. Die scharfen Kanten am Innendurchmesser der Spießblechringscheiben 11 erreichen die Oberfläche der Spindel einer Armatur nicht, da auch hier die Abschirmung der Abwinkelungen 10 der ersten und der zweiten Metallringscheibe 5, 9 vorhanden ist.
Gemäß 4 wird eine Stopfbuchspackung gezeigt, deren Dichtzone 12 beidseitig durch die erfindungsgemäß gestalteten Kammerungsringe 1 geschützt ist. Die Dichtzone 12 besteht hier z.B. aus 3 Einzelringscheiben des Werkstoffes Reingrafit, die im Verbund miteinander und in Kombination mit den Kammerungsringen 1 fest verbunden sind. Das Verbindungsmittel kann wieder technischer Kleber sein.
Für die erste und zweite Streckmetallringscheibe 3, 7 sind Werkstoffe wie Edelstahl oder eine metallische Nickel-Kobalt-Legierung von Vorteil.
Die erste und die zweite Metallringscheibe 5, 9 soll hauptsächlich aus Edelstahl oder Nickel bestehen. Sie können ihrerseits mit Reingrafit oder PTFE beschichtet sein.
Die Vorteile der Anwendung des erfindungsgemässen Kammerungsringes 1, der bei jeder zu fertigen Stopfbuchspackung zweifach zum Einsatz kommt, lauten zusammengefasst:

– Vermittlung einer verbesserten Spaltüberbrückung zwischen der Spindel und der Stopfbuchsbrille einerseits und zwischen der Spindel und dem Deckel eines Ventils/ eines Absperrschiebers andererseits,
– er verhindert das Austragen des Werkstoffes der Packungsbauteile der Dichtzone 12 und er verhindert den Eintrag von Verschmutzungen in die Dichtzone 12,
– Die Kammerungsringe 1 drosseln die Einflüsse von Druck, Temperatur und Abrasion (z.B. hochgespannter Heißdampf) auf die Dichtzone 12. Sie stellen somit für die Dichtzone 12 eine gewisse Diffusions- und Abrasionssperre dar,
– Der Kammerungsring 1 ist verwindungssteif.

Claims

Kammerungsring (1) zum Schutz der Dichtzone (12) von Stopfbuchspackungen für einen Einsatz in Ventilen, Absperrschiebern und sonstigen Industriearmaturen, welcher in axialer Richtung aufeinander folgend besteht aus einer ersten nicht metallischen Ringscheibe (2), einer ersten Streckmetallringscheibe (3), einer zweiten nicht metallischen Ringscheibe (4), einer ersten Metallringscheibe (5), die an ihrem Innendurchmesser eine Abwinkelung (10) aufweist, und einer dritten nicht metallischen Ringscheibe (6), einer zweiten Streckmetallringscheibe (7), einer vierten nicht metallischen Ringscheibe (8), einer zweiten Metallringscheibe (9), die an ihrem Innendurchmesser ebenfalls eine Abwinkelung (10) aufweist, wobei alle metallischen und nicht metallischen Ringscheiben mittels eines technischen Klebers untereinander fest verbunden sind und wobei sich der vorgenannte Aufbau auch mehrfach wiederholen kann und wobei alle nicht metallischen Ringscheiben aus Reingrafit, aus PTFE oder aus Glimmer bestehen.
Kammerungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallringscheiben (5, 9) und die an ihnen befindlichen Abwinkelungen (10) mit Reingrafit oder PTFE beschichtet sind.
Kammerungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einigen seiner nicht metallischen Ringscheiben Spießblechringscheiben (11) angeordnet sind, wobei kein Film technischen Klebers vorhanden ist
Kammerungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallringscheiben (5, 9) mit den Abwinkelungen (10) aus Edelstahl oder Nickel bestehen.
Kammerungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckmetallringscheiben (3, 7) aus Edelstahl oder aus einer Nickel-Kobalt-Legierung bestehen.
Kammerungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er für Medien, wie Flüssigkeiten oder Gase, bis zu einer Temperatur von 1000°C und einem Duck von 400 bar verwendet wird.