DE1849541U - Stopfbuechsenpackung. - Google Patents

Description

• Stopfbüchsenpackung Zum Abdichten von sich drehenden oder hin-und hergehenden Wellen werden vor allem bei Druckbehältern Stopfbuchsen ver wendet, die aus einem die Welle umgebenden, zylindrischen Hohlraum bestehen, der seinerseits mit dem zur Abdichtung verwendeten Packungsstoff gefüllt wird. Hierfür dienen in der Regel deformierbare Stoffe in Form von Stampfmasse, aufeinander geschichteten Packungsringen oder von Schnüren, welche spiralförmig um die Welle in den Abdichtungsraum eingelegt werden.
• Bekannt sind Packungen, in denen als Werkstoff eine Kombi-

  nation aus z. B. einem harten und einem weichen Stoff Vier-

  wendung findet. Als Dichtung dieser Art ist z. B. kunst-

  stoff durchsetzte Asbestschnur bekannt geworden. Als Kunststoff dient z. B. Polytetrafluoräthylen. In dieser Dichtung hat der Asbest die Aufgabe, die Form zu versteifen, während der Kunststoff die Rolle eines Schmiermittels mit kleiner Reibungszahl übernimmt.
• Diese Packung hat aber den Nachteil, dass infolge ihrer kleinen Wärmeleitzahl die Welle schon nach kurzer Zeit

  und auch bei geringen Drehzahlen im Bereich der Packung

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  infolge der sich einstellenden hohen Temperatur heissläuft bzw durch Verschleiss angegriffen wird.
• Man kann zwar die Reibung zwischen Welle und Packung dadurch vermindern, dass man ihr ein Schmiermittel in fliissiger oder zähflüssiger Form zuführt ; dies ist jedoch bei Produkten, die mit grosser Reinheit gewonnen werden müssen, unmöglich. Es lässt sich nämlich niemals vermeiden, dass Schmiermittel, wenn auch in kleinen Mengen, in das Produkt hineinkommto Es ist versucht worden, die in der Packung entstehende Reibungswärme durch Kühlung der hohlen Welle mittels Flüssigkeiten abzuführen, jedoch ist eine Kühlung dieser Art wartungsaufwendig und infolge der dauernden Unterhaltung kostspieligo Üblich ist die Kühlung der Stopfbüchse von ausseno Sie wird hierzu mit einem Mantel umgeben, der mit einem Kühlmittel gefüllt wird. Jedoch ist es auch bei dieser Ausführungsform unmöglich, niedrige Temperaturen in den an der Wellenoberfläche direkt anliegenden Teilen der Packung zu erreichen. Der Grund hierfür ist der Wärmestau durch den Wärmewiderstand der Packung bzw. durch deren niedrige Warmeableitung. Die Packung in der Umgebung der Welle muss eine hohe Temperatur annehmen, ehe sich ein thermischer Gleichgewichtszustand in der Packung einstellen-kann.
• Es wurde nun gefunden, dass man auch bei hohen Drücken und Drehzahlen bis 400 pro Minute ohne zusätzliche Schmierung eine einfach aufgebaute und zuverlässige Stopfbüchsenpackung unter Verwendung einer Kombination aus einem weichen, plastisch verformbaren und einem harten Dichtungswerkstoff erhält, wenn die Packung aus einzelnen Dichtungsringen, die in wechselnder Reihenfolge jeweils aus einem der beiden Werkstoffe bestehen, aufgebaut ist und zwischen der Welle und den harten Dichtungsringen jeweils ein geringes Spiel besteht.
• Die Grösse des Spieles hängt von den verwendeten Drücken, dem Wellendurchmesser, der Drehzahl und den Dichtungswerkstoffen ab und wird durch Versuche bestimmte Für einen Wellendurch-

  messer von d = 21mm und einen Innendruck von 40 atü hat sich

  bei einer Drehzahl von n = 180 U/min ein Spiel von 0,4 mm als zweckmässig ergebene Es sollte im allgemeinen nicht kleiner als 0,1 mm und nicht grösser als 0, 5 mm seine Die einzelnen Dichtungsringe können ungeteilt und zylindrisch verwendet werden. Es ist aber auch möglich, die harten Dichtungsringe durch Kegelflächen in mehrere einzelne Teile aufzuteilen.
• Dies ergibt den Vorteil, dass durch den Druck der Stopfbüchsbrille die einzelnen Teile des harten Ringes noch besser an die Aussenwand angedrückt werden. Wird der Ring radial geschlitzt, dann kann er bei axialem Druck seinen Durchmesser noch leichter verändern und sich dementsprechend noch fester an die Aussenwand anlegen. Als Werkstoff für die Dichtungsringe kann man beispielsweise eine Kombination von Kunststoff, z.B. Polytetrafluoräthylen, und mit Kunststoff gemischten Asbestplatten verwenden. In abwechselnder Reihenfolge werden Kunststoff-und Asbestringe. in den Pak-

  kungsraum eingelegt. Dabei stabilisieren die eingelegten

  Asbestringe die Form der Packung. Im Gegensatz hierzu werden die Kunststoffringe unter dem Druck, den die Stopfbüchsbrille auf die Packung ausübt, plastisch verformt, Hierbei wird der Kunststoff zum Teil in den dünnen, ZoBo 0, 4 mm dikken Ringspalt zwischen Welle und hartem Packungsring eingedrückt. Dadurch kann der Kunststoff auch im Bereich der harten Packungsringe die Reibung zwischen Packung und Welle vermindern. Würde man in der Packung nur Kunststoffringe verwenden, so würde dies zum raschen Verschleiss der Packung führen, während andererseits bei ausschliesslichem Einsatz von Asbest-Ringen die Welle angegriffen und von der Oberfläche her zerstört werden würde.
• Besonders vorteilhaft verwendet man als Werkstoff für die harten Dichtungsringe Metall mit hoher Wärmeleitzahl wie Kupfer oder Aluminiumo Gegenüber den bekannten Packungwerkstoffen, wie Polytetrafluoräthylen, besitzen diese Metalle eine um das Tausendfache grössere Wärmeleitzahl. Dadurch wird erreicht, dass die Wärme, die an der Welle durch Reibung zwischen der Wellenoberfläche und dem Kunststoff im Spalt erzeugt wird, sehr schnell nach aussen abgeleitet wird, und zwar fast unmittelbar von der Stelle, an der sie entsteht. Durch die Aufteilung der harten metallischen Dichtungsringe in leichter verformbare Kegelringe wird zusätzlich die Wärmeabgabe vom Ring an die gekühlte Außenwand der Stopfbüchse gesteigert bzw. die Wärmeübergangszahl zwischen hartem Dichtungsring und Wand vergrössert.
• Auch durch den radialen Schlitz wird der Wärmeübergang verbessert, während, radial gesehen, die Wärmeleitfähigkeit nur unwesentlich vermindert wird.
• Besonders zweclmässig kann die Stopfbüchspackung nach der Erfindung für die Gasphasenpolymerisation des Äthylens verwendet werden.
• Die Anordnung einer Stopfbüchspackung nach der Erfindung ist beispielsweise in Abbildung 1 dargestellte

  In einem Gehäuse 1 eines Druckbehälters ist ein Stopfbüchs-

  h

  gehäuse 2 angebracht, in dessen inneren Raum 3 in abwech-

  selnder Reihenfolge über einem Grundring 4 Kunststoffringe

  5 und Asbestringe 6 eingelegt sind, um die sich drehende Welle 7 abzudichten. Die Packung wird über die Stopfbüchsbrille 8 durch Schrauben 9 angezogen.
• Durch diesen Druck werden die Kunststoffringe in die schmalen ringförmigen Spalte 10 (Abb. 2) zwischen Welle und harten Dichtungsringen aus kunststoffgemischtem Asbest eingedrückt. Sie übernehmen hier die Abdichtung der Welle. Ein um die Stopfbüchse 2 gelegter Mantel ermöglicht in bekannter Weise die Kühlung der Stopfbüchse von aussen, z. Bö durch Wasser.
• Als Werkstoff für die harten Dichtungsringe kann Metall verwendet werden, z. B. Kupfer (Abb. 3). Um eine noch bessere Wärmeableitung an die Wand der Stopfbüchse 1 zu erzielen, werden die Metallringe in mehrere Teile aufgeteilt, z. B. durch Kegelflächen in drei Ringe 11 bis 13. Von diesen sind die jeweils aussen anliegenden Ringe 11 und 12 durch einen radialen Schlitz einseitig aufgetrennt. Durch den Druck der Stopfbüchsbrille legen sich diese Ringe fest an der Stopfbüchswand an. Die an der Welle entstandene Wärme wird sowohl direkt durch den dünnen Spalt von dem mittleren Ring 13 über die Aussenringe 11,12 nach aussen, wie von den beiden Aussenringen 11 und 12 direkt von den Kunststoffringen weggeführt, so dass sie sich im Kunststoff nicht stauen kann und so keine unzulässig hohe Temperatur entsteht. Bei umgekehrter Anordnung der Kegelflächen können die Aussenringe 11 und 12 auch innen anliegen (Abb. 4). Durch einen radialen Schlitz 14 wird in diesem Fall der innenliegende Ring 13 aufgetrennt.
• Bei der Anwendung von Stopfbüchspackungen, nach der Erfindung ergeben sich Laufzeiten der Welle ohne neue Verpackung, die bedeutend grösser sind als bei Verwendung der bisherigen Packung.
• So haben Packungen, die aus Kunststoff und Asbest aufgebaut waren, Laufzeiten von mehreren Monaten ergebene Diese Ergebnisse wurden an Wellen folgender Durchmesser und Drehzahlen ermittelte Wellendurchmesser d Drehzahl n mm U/min 10 400 21 180 40 105

  1-1

  Besonders wertvoll ist die Eigenschaft der erfindungsgemäßen Stopfbüchspackung, daß die Packung selbst nicht mehr geschmiert zu werden braucht. Dies läßt die Anwendung der Packung dort als sehr lohnend erscheinen, wo gegen Verunreinigungen sehr empfindliche chemische Umsetzungen, z. Bö die Gasphasenpolymerisation des Äthylens, vorgenommen werden. Die bei dieser Umsetzung angewandten Katalysatoren sind gegen Feuchtigkeit, Luft, Sauerstoff und Schmiermittel, z. B. gegen den im Schmiermittel enthaltenen \ Schwefel sehr empfindliche Man hat versucht, bei derartigen Umsetzungen mechanische Gleitringdichtungen zu verwenden, jedoch setzen auch diese die Anwendung von schmierenden Stoffen voraus.
• Für diese Aufgabe hat sich die erfindungsgemäße Stopfbüchse nicht

  nur wegen ihrer mechanischen Einfachheit, sondern vor allem wegen

  des Fehlens von Schmierstoffen bewährte

Claims (5)

1. Stopfbüchsenpackung unter Verwendung einer Kombination aus einem weichen, plastisch verformbaren und einem harten Dichtungswerkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Packung aus einzelnen Dichtungsringen (56), die in wechselnder Reihenfolge jeweils aus einem der beiden Werkstoffe bestehen, aufgebaut ist und daß zwischen der Welle (7) und den harten Dichtungsringen (6) jeweils ein geringes Spiel entsteht.

2. Stopfbüchsenpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Dichtungsrigne (5,6) ungeteilt und zylindrisch sind.

3. Stopfbüchsenpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die harten Dichtungsringe (6) durch Kegelflächen in mehrere, geschlitzte Einzelteile (11=13) aufgeteilt sind (Abb"3-5).

40 Stopfbüchsenpackung nach Anspruch 1 und 29 dadurch gekennzeichnet, daß die weichen Dichtungsringe (5) aus Kunststoff, z. B. aus Polytetrafluoräthylen, die harten Dichtungsringe (6) aus Asbest (Abb. 2) bestehen.

5. Stophfbüchsenpackung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die harten Dichtungsringe (6 bzw. 11-13) aus Metall bestehen. @@@@@@ ansprüche