DE1057404B

DE1057404B - Stuffing box seal, especially for high pressure compressors, with thin-walled packing rings of U-shaped cross-section

Info

Publication number: DE1057404B
Application number: DEM32559A
Authority: DE
Inventors: Karl Bandtel
Original assignee: Maschinenfabrik Esslingen AG
Current assignee: Maschinenfabrik Esslingen AG
Priority date: 1956-12-06
Filing date: 1956-12-06
Publication date: 1959-05-14

Description

Stopfbüchsendichtung, insbesondere für Höchstdruckkompressoren, mit dünnwandigen Packungsringen von U-förmigem Querschnitt Es sind bereits Stopfbüchsendichtungen an Kompressoren oder ähnlichen Maschinen in den verschiedensten Ausführungen bekanntgeworden.Stuffing box seal, especially for high pressure compressors, with thin-walled packing rings of U-shaped cross-section There are already stuffing box seals became known on compressors or similar machines in various designs.

So gibt es beispielsweise Dichtungen, bei denen die freien Schenkel der U-förmigen Packungsringe durch im Querschnitt dachförtnige und in den jeweiligen Packungsring hineinragende Spreizringe auseinandergedrückt werden. Die Spreizringe sind hierbei mit Durchtrittsöffnungen versehen, damit das Druckmedium in den Innenraum des Packungsringes zur Vergrößerung der Anpreßkraft eintreten kann. Bei diesen Ausführungen besteht jedoch die Gefahr, daß durch die von außen aufgebrachte Anpreßkraft die Packungsringe zu stark zusammengedrückt und dabei bleibend verformt werden. Schlechtere Abdichtung ist hierbei vielfach die Folge.For example, there are seals in which the free legs of the U-shaped packing rings through roof-shaped in cross-section and in the respective Expansion rings protruding into the packing ring are pressed apart. The expanding rings are here provided with passage openings so that the pressure medium into the interior of the packing ring can occur to increase the contact pressure. With these versions However, there is a risk that the externally applied pressure force Packing rings are compressed too much and permanently deformed. Worse Sealing is often the result.

Bei einigen anderen bekanntgewordenen, Ausführungen ist an jedem Packungsring ein Stützring vorgesehen, der in den Innenraum desselben hineinragt. Ein übermäßiges Zusammenpressen ist zwar bei einer solchen Packung nicht möglich, jedoch ist hierbei vielfach ein einwandfreies Anliegen der gesamten Schenkellänge in Frage gestellt.In some other designs that have become known, each packing ring is marked a support ring is provided which protrudes into the interior thereof. An excessive one Compression is not possible with such a pack, but it is a flawless concern of the entire leg length is often called into question.

Zur Behebung dieser Nachteile wird gemäß der Erfindurig vorgeschlagen, sowohl einen an sich bekannten, im Querschnitt etwa dachförmigen Spreizring als auch einen ebenfalls an sich bekannten Stützring, auf den sich der jeweilige Packungsring allein mit seiner inneren Grundfläche abstützt, vorzusehen, wobei beide - Stützring und Spreizring - mit Durchtrittsöffnungen für das ahzudichtende Mittel versehen sind. Diese besondere Ausbildung einer Stopfbüchsendichtung ergibt in vielfacher Hinsicht besondere Vorteile. So ermöglichen die als voneinander getrennte Teile ausgebildeten Dichtungsringe und Stützringe eine leichte Auswechselbarkeit bei Verschleiß des eigentlichen Dichtungsringes, und zwar ohne daß gleichzeitig auch der Stützring mit erneuert werden muß. Ferner ist in besonderer Berücksichtigung der fast ausschließlichen Verwendung von Metallringen (Weißmetall, Bronze od. dgl.) bei Höchstdrücken das Aufeinanderabstützen dieser beiden Ringe so gewählt, daß der Dichtungsring sich nur an seinem Boden auf den Stützring abstützt. Damit bleibt der geschlossene U-förmige Querschnitt des Packungsringes erhalten, der zur Erreichung einer wirkungsvollen Abdichtung unbedingt erforderlich ist. Der Stützring gewährleistet hierbei, daß die Dichtung auch bei ungewollter oder unüberlegter stärkerer Andrückkraft nicht übermäßig belastet und damit zerdrückt oder beschädigt wird. Der ferner vorgesehene Federring drückt die Schenkel, und zwar an ihren Enden, auch bei fehlendem Druck der Leckmenge an die Seitenwände bzw. an die Welle an und verhindert ein Durchströmen der Leckmenge vor dem Aufbau eines Druckes im Packungsring. Der Druck innerhalb des Ringes kann sich somit in jedem Fall einwandfrei aufbauen.In order to remedy these disadvantages, it is proposed according to the invention to provide both an expanding ring known per se, approximately roof-shaped in cross section, as well as a supporting ring, likewise known per se, on which the respective packing ring rests solely with its inner base, both of which - support ring and Spreader ring - are provided with openings for the agent to be sealed. This special design of a stuffing box seal results in special advantages in many respects. In this way, the sealing rings and support rings, which are designed as separate parts, allow easy interchangeability when the actual sealing ring is worn, without the support ring also having to be replaced at the same time. Furthermore, with special consideration of the almost exclusive use of metal rings (white metal, bronze or the like) at maximum pressures, these two rings are supported on one another so that the sealing ring is supported on the support ring only at its bottom. This preserves the closed U-shaped cross section of the packing ring, which is essential to achieve an effective seal. The support ring ensures that the seal is not excessively stressed and thus crushed or damaged even in the event of an unintentional or inconsiderate pressure force. The further provided spring ring presses the legs, namely at their ends, against the side walls or the shaft, even if there is no pressure of the leakage quantity, and prevents the leakage quantity from flowing through before pressure builds up in the packing ring. The pressure inside the ring can build up properly in any case.

Dieser Federring wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zweiteilig ausgeführt, so daß er den Stützring mit seinem unteren Ende in sich einschließen kann. Damit ergibt sich eine einfache Montage und Demontage.According to a further feature of the invention, this spring ring is in two parts executed so that it enclose the support ring with its lower end in itself can. This results in simple assembly and disassembly.

Weitere Merkmale der Erfindung sind nachstehend an Hand der Zeichnung noch näher erläutert, in welcher in rein schematischer Darstellung Abb. 1 einen Detailschnitt durch einen Dichtungsring, Abb, 2 einen Schnitt durch die gesamte Stopfbüchsendichtung darstellt.Further features of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing, in which, in a purely schematic representation, Fig. 1 shows a detailed section through a sealing ring, Fig, 2 shows a section through the entire stuffing box seal.

Die Stopfbüchsendichtung ist zwischen einem als Plunger ausgebildeten Kolben 1 sowie der Außenfläche des Stopfbüchsenraumes 2 angeordnet und besteht im wesentlichen aus einem einteiligen dünnwandigen Dichtungsring 3 U-förmigen Querschnittes, dessen beide Schenkel 3a. mittels je eines konzentrisch zur Kolbenachse angeordneten Federringes 4 mit kegelförmigem Spreizschenkel 4a einerseits an den Kolben 1, andererseits an die Außenflächen des Stopfbüchsenraumes 2 angepreßt werden. Die am Kolben 1 bzw. an der Außenfläche des Stopfbüchsenraumes 2 anliegenden Schenkel 3a des Dichtungsriiiges 3 tragen an dessen. Umfang zwei oder mehrere Ringnuten. 3 b zur Aufnahme des gleichzeitig als Dichtun mittel 23 gs dienenden. Schmiermittels. Auf der dem Druck entgegengesetzten Seite ist der Ring3 mit einer Abrundung3c für Schinierrnitteleinlauf versehen. Die Wahl des Werkstoffes für den Dichtungsring 3 richtet sich nach dem abzudichtenden Druck. Für niedere Drücke ist weiches plastisches Material, wie Weißmetall, für hohe Drücke Bronze od. ä. zu wählen. Die Wanddicke der Schenkel 3 a richtet sich nach dem abzudichtenden Dru& Die! beiden Federringe 4 sind mit radial verlaufenden -Öffnungen, beispielsweise Schlitzen, versehen, um das Einströmen des die Stopfbüchsendichtung passierenden komprimierten .Xlediums in den ringförrnigen Raum des Dichtungsringes 3 zu ermöglichen.The stuffing box seal is arranged between a piston 1 designed as a plunger and the outer surface of the stuffing box space 2 and consists essentially of a one-piece, thin-walled sealing ring 3 of U-shaped cross-section, the two legs 3a. be pressed against the piston 1 on the one hand and on the outer surfaces of the stuffing box space 2 on the other hand by means of a spring ring 4 with a conical expansion leg 4a arranged concentrically to the piston axis. The legs 3 a of the sealing ring 3 resting on the piston 1 or on the outer surface of the stuffing box space 2 bear on the latter. Circumference two or more ring grooves. 3 b to accommodate the 23 gs serving as a sealant at the same time. Lubricant. On the side opposite to the pressure, the ring3 is provided with a rounding 3c for the lining inlet. The choice of material for the sealing ring 3 depends on the pressure to be sealed. For low pressures a soft plastic material such as white metal is to be selected, for high pressures bronze or the like . The wall thickness of the legs 3 a depends on the Dru & Die to be sealed! Both spring rings 4 are provided with radially extending openings, for example slots, in order to allow the compressed Xledium passing through the gland seal to flow into the annular space of the sealing ring 3.

Zwischen den Stegen 4b der beiden Federringe wird ein hohlzylinderförmiger Stützring 5 angeordnet, dessen Enden sich einerseits von innen - en den .', eg Boden des Dichtungsringes 3, andererseits gegen die Stirnfläche eines zwischen den beiden Dichtungsringen 3 angeordneten Abstandsringes 6 abstützen. Der Stützring.5 ist mit Bohrungen 5a versehen, durch welche das komprimierte Medium strömen und damit den gesamten Hohlraum des Dichtungsringes 3 ausfüllen kann. je nach dem jeweils abzudichtenden Druck werden zwei oder mehrere Dichtungsringe3 Z, mit den entsprechenden zusätzlichen Teilen unter Zwischenschaltung je eines Abstandringes6 hintereinander angeordnet. Das letzte Glied dieser Anordnung auf der Druckseite bildet ein an sich bekannter Grundring 7, während am anderen Ende der Stopfbüchsendichtung in vorteilhafter Weise ein Deckring8 den Abschluß bildet.Between the webs 4b of the two spring rings a hollow cylindrical support ring 5 is arranged, the ends of which on the one hand from the inside - en the ', eg the bottom of the sealing ring 3, on the other hand bear against the end face of which is arranged between the two sealing rings 3 spacer ring. 6. The support ring.5 is provided with bores 5a through which the compressed medium can flow and thus fill the entire cavity of the sealing ring 3. Depending on the pressure to be sealed, two or more sealing rings3 Z, with the corresponding additional parts, are arranged one behind the other with the interposition of a spacer ring6. The last link of this arrangement on the pressure side forms a base ring 7 known per se, while at the other end of the stuffing box seal a cover ring 8 advantageously forms the end.

Die Wirkungsweise der Stopfbüchsendichtung soll an Hand der Zeichnung, insbesondere Abb. 2, nachstehend noch kurz erläutert werden: Das durch den Ringspalt zwischen Kolbe-nl und Zylinderwand vordringende hochkomprimierte dium gelangt an der Innenleitung des Grundringes 7 vorbei in den Raum, welcher von den beiden Federringen4, dem Grundring7 sowie dem Kolben1 und der Außenwand des Stopfbüchsenraumes 2 umschlossen wird. Durch die kegelförmige Ausbildung des Profils der Spreizschenke14a der Federringe4 wird eine Druckkraft auf die äußersten Enden der Schenkel 3 a des Dichtungsringes 3 ausgeübt, welche diese einerseits an den Kolben 1, andererseits an die Außenwand des Stopfbüchsenraumes2 anpreßt. Das hochkomprimierte Medium passiert im weiteren Verlauf seiner Bewegung die radialen Schlitze der beiden Federringe4 und gelangt in den Hohlraum des Dichtun- . sringes 3- Die Bohrungen 5 a in dem Stützring 5 ermoglichen dabei den Druckausgleich. Infolge des Überdruckes in dem Hohlraum des Dichtungsringes 3 werden dessen beide Schenkel 3a an die diese umgebenden Teile 1, 2 gepreßt. Das im Druck stark abgebaute Medium strömt nun in die geschmierten Ringnuten des Dichtungsringes sowie an dem näch#;tfolgenden -,#.bstandsring 6 vorbei und gelangt zu dem nächsten Dichtungsring 3, in welchem der weitere Druckabbau in analoger Weise erfolgt.The mode of operation of the stuffing box seal will be explained briefly below with reference to the drawing, in particular Fig. 2: The highly compressed medium penetrating through the annular gap between the piston nl and the cylinder wall passes the inner line of the base ring 7 into the space, which of the two Spring washers 4, the base ring 7 as well as the piston 1 and the outer wall of the stuffing box space 2 is enclosed. Due to the conical configuration of the profile of the Spreizschenke14a Federringe4 a compressive force is exerted on the outermost ends of the legs 3a of the sealing ring 3, which on the one hand this presses on the pistons 1, on the other hand to the outer wall of the Stopfbüchsenraumes2. In the further course of its movement, the highly compressed medium passes the radial slots of the two spring rings4 and enters the cavity of the seal . sringes 3- The holes 5 a in the support ring 5 allow the pressure equalization. As a result of the overpressure in the cavity of the sealing ring 3 , its two legs 3a are pressed against the parts 1, 2 surrounding them. The medium, which has been greatly reduced in pressure, now flows into the lubricated annular grooves of the sealing ring and past the next spacer ring 6 and reaches the next sealing ring 3, in which the further pressure reduction takes place in an analogous manner.

Claims

PATENT CLAIM: Stuffing box seal , especially for high pressure compressors, with thin-walled packing rings of U-shaped cross-section, the bottom of which rests on support rings provided with through-openings for the medium to be sealed, characterized in that the two legs (3a) of the packing rings (3) in the case of packings without support rings are pressed apart at their free ends in a manner known per se by expanding legs (4a) which extend in a conical shape to the outside or inwards by spring rings, which are also provided with openings and whose axially parallel webs (4b) rest on the outside or inside of the support rings (5). Considered publications: German Patent Specifications No. 78 301, 494 371; German utility model No. 1703 335; Austrian Patent No. 140 805; French Patent Nos. 717 242, 1 0.49 945; British Patent Nos. 326 728, 532 348, 561321, 738 055; U.S. Patent No. 1969,008.