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Stopfbüchse Die Erfindung betrifft eine Stopfbchse mit einem an einem
abzudichtenden Gefäß od. dgl. befestigten Gehäuse, das an der dem Gefäß abgelegenen
Seite mit einem die Dichtungsringe beaufschlagenden Deckel versehen ist.
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Eine bekannto Stopfbüchse der vorstehend genannten Art ist in Fig.
1 veranschaulicht. Derar-tige Stopfbüchsen werden sehr vielseitig in der Praxis
zur Abdichtung von Drehteilen (Wellen, Achsen, Spindeln usw) verwendet. Stopfbüchsen
sind in Mischmaschinen und anderen in der Verfahrenstechnik eingesetzten Maschinen
sowie in Pumpen und Ventilen eingebaut. Weitorhin dienen sie der Abdichtung in Verbindung
mit Schiffswellen.
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Die in Fig. 1 dargestellte bekannte Stopfbüchse besteht aus einem
an einem Gefäß 2 oder dgl. befestigten Gehäuse 5, in dem Dichtungsringe 3 (ein Graphit-Dichtungszopf)
angeordnet ist. Diese Dichtungsringe werden mit Hilfe von Schrauben 6 und Muttern
7 über einen Deckel 4 beaufschlagt.
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Auf diese Weise werden die Dichtungsringe 3 durch axiales Verschieben
des Deckels 4 radial verformt, wodurch eine innige Berührung mit der Welle 1 erreicht
und der Spalt zwischen dieser Welle und dem Dichtungsring 3 verringert wird. Hierdurch
wird der in dem Gefäß 2 herrschende Druck in der Berührungszone der Welle 1 mit
den' Dichtungsringen 3 herabgesetzt.
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Eine derartige bekannte Stopfbüchse zur Abdihtung von Wellen od. dgl.
besteht in einer verhältnismässig niedrigen Lebensdauer der Dichtungsringe 3, wodurch
die gesamte Wirksamkeit der bekannten Stopfbüchse herabgesetzt wird. Im einzelnen
sind hierfür folgende Gründe aufzuShrqn: a) eine Kontrolle des Ausmaßes mit dem
die Dichtungsringe 3 durch den Deckel 4 zusammenzupressen sind, damit diese zur
Erstellung einer wirkungsvollen Abdichtung ausreichend deformiert werfer, ist nicht
möglich; b) der Druck in der Berührungszone der Dichtungsringe 3 mit der Welle 1
ist ungleichmässig. Die Dichtungsringe 3 in der ersten und letzten Beruhrungszone
übertragen einen größeren spezifischen Druck als die Dichtungsringe in der mittleren
Zone. Hierdurch werden die Dichtungsringe in diesen zuerst genannten Zonen starker
abgenutzt und erhitzt, wodurch die Dichtwirkung herabgesetzt wird. Ein nachträgliches
axiales Verschieben bzw. Anziehen des Deckels 4 zeigt hierbei nur eine schwache
Wirkung; c)Abwichungen bei der Herstellung des Drehteiles von der kreisrundenForm
oder vorhandene Unwuchten, auch von Zeilen, die mit dem Drehteil verbunden sind,
rufen beispielsweise bei Mischmaschinen radiale Auschläge der Welle (Wellenunwucht)
hervor, wodurch die Dichtungsringe 3 dynamisch belastet werden und einen sehr schnellen
Verschleiß aufweisen, der wiederum eine schlechte Abdichtung zur Folge hat; d)zu
der unter b) aufgeführten erwärmung und Abnutzung des Drehteiles 1 kommt noch hinzu,
daß eine ständige Wartung
und Überwachung bei den bekannten Stopfbüchsen
der vorstehend bezeichneten Art erforderlich ist.
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Der Erfindung liegt nun dieAufgabe zu Grunde, eine Stopfbüchse der
eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die vorstehend geschilderten Nachteile
nicht vorhanden sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß grundsätzlich dadurch gelöst, daß
zwischen den Dichtungsringen und dem diese umgebenden Gehäuse ein elastisches, mit
einem Arbeitsmedium gefülltes Element angeordnet ist, und daß der Druck des Arbeitsmediuns
steuerbar ist.
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Dieses mit dem Arbeitsmedium, bei dem es sich sowohl um eine Flüssigkeit
als auc um ein Gas handeln kann, gefüllte Element kann in der unterschiedlichsten
Weise ausgebildet sein, wobei wiederum die Mittel zur Aufrechterhaltung des gewünschten
Druckes verschieden sein können.
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Diese verschiedenen Möglichkeiten sind Gegenstande der Unteransprüche.
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Die Vorteile und weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der folgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichaunb, in der verschiedene Ausführungsformen
veranschaulicht sind, ersichtlich.
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Es zeigt: Fig. - einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Stopfbüchse nit einet elastischen, fit einem Arbeitsmedium gefüllten
Element;
Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch die Ausführungsform
der Fig. 2; Fig. 4 einen Längs schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 einen Querschnitt durch die Ausführungsform der Fig. 4; Fig. 6 einen Längs
schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung; Fig. 7 einen Querschnitt
durch die Ausführungsform der Fig. 6; Fig. 8 einen Längs schnitt durch noch eine
weitere Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 9 einen Querschnitt durch die Ausführungsform
der Fig. 8.
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Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte erfindungsgemäße Stopfbüchse
ist auf einem Gefäß 11 oder einem entsprechenden abzudichtenden Behälter befestigt,
in den eine durch die Stopfbüchse hindurchgehende Welle 10 hineinragt. Die ßtopfbüchse
besteht aus einem Gehause 15, das an dem Gefäß 2 befestigt ist. In dem Gehäuse sind
Dichtungsringe 13 und das elastische, mit dem Arbeitsmedium gefüllte Element 12
angeordnet.
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Dieses Element 12 liegt in Form eines Hohlzylinders vor, der aus elastischem
Material (beispielsweise aus Gummi, Teflon od. dgl.) gebildet ist. Der Innenraum
ist mit einer das Arbeitsmedium bildenden Flüssigkeit gefüllt. An der Aussenwand
ist ein Anschluß- oder Füllstutzen 20 vorgesehen, an dem während der Verwendung
der Stopfbüchse ein Druckmeßgerät (Manometer) angeschlossen ist Wie aus Fig. 2 ersichtlich,
ist die Welle 10 von Dichtungsringen 13 umgebene die an der Aussenseite der inneren
Wand des Elementes 12 anliegen. Der unterste der Dichtungsringe 13 stützt sich auf
einem entsprechenden nach innen vorstehenden Flansch des
Gehäuses
15 ab und zwar zusammen mit dem ringförmigen Element 12. Der auf der anderen Seite
liegende Dichtungsring liegt an dem Deckel 14 an. Zwischen einem oberen Halteflansch
des Deckels 14 und der Oberseite des als Hohlzylinder ausgebildeten Elementes 12
ist ein weiterer, ringförmiger Deckel 18 angeordnet. Der Deckel 14 kann zusammen
mit dem ringförmigen Deckel 18 durch Schrauben und Muttern 16, 17 (sh.Fig. 3) verschobUrl
werden. Eine 231ativbewegung zwischen den beiden Deckeln 14 und 18 ist durch weitere
Schrauben 19 möglich. Durch diese Verstellbarkeit der beiden Deckel kann ein gewünschter
Druck in dem Element 12 erzeugt werden, wodurch wiederum ein gleichmässiger Druck
auf sämtliche Dichtungsringe 13 übertragen wird. Dieser gleichmässige Druck überträgt
sich also auch auf die Welle 10, so daß in der gesamten Berührungszone zwischen
der Welle 10 und den Dichtungsringen 13 ein gleichmässiger radialen Druck aufrechterhalten
und der Luftspalt zwischen diesen Teilen verringert wird. Hierdurch entsteht eine
sichere und ausgezeichnete Abdichtung.
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Im einzelnen sind die Vorteile dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform
im folgenden ausgeführt: a) es ist eine genaue Kontrolle des Anpreßdruckes zwischen
der Zelle 10 und den Dichtungsringen 13 möglich. Der Druck, der diese Anpressung
bedingt, ist der Druck in dem als Hohlzylinder ausgebildeten Element 12. Dieser
in dem Element 12 herrschende Druck kann aber leicht und jederzeit an dem Druckmeßgerät,
das mit dem Füllstutzen 20 verbunden ist, gelesen werden, wodurch eine unmittelbare
Anzeige der Anpreßkraft zwischen den Dichtungsringen 13 und der Welle 10 gegeben
ist; b) weiterhin wird ein gleichmässiger spezifischer Druck atif die Welle 10 in
dem gesamten Berührungsbereich
mit den Dichttingsringen 13 erzeugt;
c) radiale Ausschläge der Welle 10 werden durch das Element 12 ermöglicht und aufgefangen;
d) durch die Gleichmassigkeit des speafischen Druckes ist auch kedingt,daß die Welle
10 weniger abgenützt und die gesamte Vorrichtung weniger erwärmt wird; e) wenn es
nach einer bestimmten Betriebszeit zu einer Abnützung der Dichtungsringe 13 kommt,
vergrößert sich das Volumen des Elementes 12, wodurch eie Drucksendung bedingt ist,
die an dem Meßgerät abgelesen werden kann. Dieser Druckabfall kann leicht durch
Verschieben des ringförmigen Deckels 18 kompensiert werden, wobei wiederum die gewünschte
Einstellung an dem Druckmeßgerät abgelesen werden kann; f) auch ist das Auswechseln
abgenützter Dichtungsringe leicht möglich, da nach Abnahme der Deckel 14 und 18
und dem Entleeren des Elementes 12 die abgenützten Dichtungsringe freiliegen und
leicht herausgenommen werden können. Dies ist bei bekannten Stopfbüchsen (Fig.
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1) schwieriger, da die Dichtungsringe bei dieser bekannten Stopfbüchse
sowohl immerhin der Welle als auch an der Innenwand des Gehäuse anliegen.
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Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet
sich von derjenigen der Big. 2 und 3 nur dadurch, daß das Element 22 an-ders ausgebildet
ist.
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Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist dieses, ebenfalls mit -Arbeitsmedium
gefüllte elastische Element 22 als SOlag aus gebildet. Das Element 22 ist um die
Dichtungsringe 23 gewickelt und in dem Gehäuse 21 angeordnet. Das eine Ende des
Schlauches ist verschlossen und das andere Ende ist mit einem Anschluß 30 zum Füllen
und zur Verbindung mit einem
Druckmeßgerät versehen. Die Wirkungsweise
und die Vorteile dieser Ausführungsform entsprechen denjenigen der vorstehend im
Einzelnen beschriebenen Ausführungsform. Das elastische, mit dem. Arbeitsmedium
gefüllte Element 22 in Form eines Schlauches ist nur einfacher aufgebaut und wirtschaftlicher
herzustellen. Der wesentliche Unterschied der Ausführungsform der Fig. 7 und 8 in
Bezug auf die beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist darin zu sehen,
daß das mit dem Arbeitsmedium gefüllte Element 32 zwei Anschlüsse 40 aufweist, von
denen einer der Zu- und der andere der Ableitung der das Arbeitsmedium bildenden
Flüssigkeit gibt; Ausserdem besitzt diese Ausführungsform nur einen Deckel 34, der
mit Hilfe von Schrauben 37 und Muttern 36 nach unten verschoben werden kann. Das
Gehäuse 31 ist noch mit einer radialen Öffnung für den zweiten Anschluß 40 versehen.
Die Anschlüsse 40 sind an ein entsprechendes System angeschlosse@ das den Durchfluß
der Flüssigkeit durch das Element 32 sicherstellt und den Druck aufrechterhält,
der notwenb 4-t, damit das Element 32 die Dichtungsringe 33 radial b gt, so daß
der Spalt zwischen den Dichtungsringen @ @ und der zelle 38 in dem gesamten Berührungsbereich
entsp@echend klein geräten wird, um für eine wirkungsvolle - - r'e Abdichtung zu
sorgen. Hierdurch ist es möglich, @ @@ement 32 und dadurch auch die Stopfbüchse
bzw. das @@@, das wegen erhöhter Reibung erwärmt wird, (große Um-@@ngsgeschwindigkeit
des Drehteiles) zu kühlen, oder auch die übermässige Temperatur des Inhaltes des
Gefäßes 39 abzuführen oder zu kompensieren. Das Element 32 kann an ein System mit
konstantem Druck und mit zur Kühlung notwendige konstanter Durchflußmenge angeschlossen
sein. Auch kann das System verschiedene Reduzierventile, ein Manometer und andere
Armaturen zur Regelung des Druckes in dem Element 32 aufweisen. Neben den schon
in Verbindung mit den vorstehend
beschriebenen Ausfiihrungsformen
erwähnten Vorteilen weist diese Ausführungsform im einzelnen den Vorteil auf, daß
diese Stopfbüchse des Ausführungsbeispieles der Fig. 6 und 7 keine besondere Zuflußleitung,
keinen Flüssigkeitsraum und keine Abflußleitung aufzuweisen bracht, wie dies bei
bekanten gekühlten Stopfbüchsen notwendig ist. Diese Fuiiktion wird hier durch das
sowieso vorhandenen Element 32 übernommen, dessexi anderer Zweck in der beschriebenen
Beaufschlagung der Dichtungsringe zu sehen ist.
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Die in den Fig. 8 und 9 dargestellte Ausführungsform unterscheidet
sich dadurch von der Ausführungsform der Fig. 6 und 7, daß das mit dem Druckmedium
gefüllte Element nicht als HohlzyLinder, sondern (wie bei der Ausführungsform der
Fig.
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4 und 5) als elastischer Schlauch 42 ausgebildet ist.Dieser Schlauch
ist wiederum um die Dichtungsringe 43 gewickelt und in dem Gehäuse 41 angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform dient der Deckel 44 nicht der Druckregulierung des Arbeitsmediums
in dein Schlauch 42 sondern er bewirkt nur die gewünschte Abstützung der Dichtungsringe.
Es sind wiederum zwei Anschlüsse 50 vorgesehen, die der Zu- bzw.
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Ableitung der Flüssigkeit dienen, wobei immer ein bestimmter Druck
aufrechterhalten und für eine bestimmte Durchflußmenge gesorgt wird. Dieser Druck
muß ebenso wie bei der Ausführungsform der Fig. 6 und 7 derart eingestellt werden,
daß die Größe der Radialkräfte der Dichtungsringe 43 auf die Welle 58 zur Aufrechterhaltung
des Druckes im gesamten Abdichtungsbereich ausreicht und gleichzeitig für eine gewünschte,
durch die Durchflußmenge bedingte Kühlung gesorgt ist.
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Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung dargestellten
technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung