DE1904758C3 - Vorrichtung zur Abdichtung des Plungers einer Kolbenpumpe - Google Patents

Description

Es ist bekannt, bei Hochdruck-Kolbenpumpen den Plunger gegenüber dem Zylindergehäuse und der Außenatmosphäre durch Stopfbuchspackungen abzudichten. Dabei ist im allgemeinen eine Stopfbuchsleckage von einigen Litern pro Stunde zulässig und zur Schmierung und Kühlung des Plungers unbedingt erforderlich.

Bei Verwendung derartiger Kolbenpumpen in Kernreaktoren zur Förderung von radioaktiven Flüssigkeiten ist jedoch eine Stopfouchsleckage von einigen l/h erheblich zu hoch. Das gilt insbesondere dann, wenn mit derartigen Pumpen Schwerwasser gefördert werden soll. Hierbei muß vielmehr eine möglichst hohe Dichtheit der Stopfbuchspackung erreicht werden, so daß Stopfbuchsleckagen von weniger als einem Liter pro Tag nicht überschritten werden.

Mit herkömmlichen Mitteln ist eine derartige Dichtheit jedoch nicht zu erreichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe rugrunde. eine Stopfbuchspackung zu schaffen, die eine hohe Dichtheit der Packung selbst bei Flüssigkeiten mit extrem niedriger Viskosität gewährleistet, wobei gleichzeitig aber auch die notwendige Schmierung des Plungers sichergestellt sein soll.

Aus der schweizerischen Patentschrift 2 21 386 ist ein Pumpenkolben mit kegelförmigen Lederscheiben bekannt. Zwischen je zwei Lederscheiben sind kreisringförmige Scheiben angeordnet, die ebenfalls kegelförmig ausgebildet sind, am Umfang eine Nut aufweisen und dazu dienen, die Lederscheiben beim Anziehen der Stopfbüchse nach außen zu pressen. Hierdurch kann der beim Lauf der Pumpe auftretende Verschleiß ausgeglichen werden.

Aus der USA.-Patentschrift 24 68 285 ist weiterhin eine Anordnung mit rechteckigen Dichtungsringen bekannt. Diese Dichtungsringe bestehen aus Metall und haben am Umfang Nuten, die teilweise mit Weichstoffmaterial ausgefüllt und teilweise leer sind. *°

Aus der Zeitschrift »Konstruktion«, 1959, Heft 11. S. 434 und 435 sind weiterhin kegelförmige Diehtringe bekannt, die am Umfang Nuten aufweisen. Diese Nuten können mit einer Ledereinlage versehen sein. Im Unterschied zum Anmeldungsgegenstand dient der mit einer umlaufenden Nut versehene Ring der Kegelpakkung als Dichtung. Wenn die Dichtfunktion dabei ausreichend gewährleistet sein soll, muß wegen des zur Anbringung der Nut notwendigen harten Materials der Kegelpackung ein so geringer Spalt zwischen Welle und Dichtring vorhanden sein, daß ein molekularer Schmierfilm aus der von der Pumpe zu fördernden Flüssigkeit sich nicht mehr aufrecht erhalten läßt. Sieht man einen breiteren Spalt zwischen Plunger und Kegelpackung vor, so reicht die Dichtwirkung für Flüssigkeiten mit extrem geringer Zähigkeit nicht mehr aus.

Auch die Anordnungen der übrigen genannten btkannten Dichtungspackungen sind nicht geeignet, den Plunger einer Kolbenpumpe bei der Förderung von Flüssigkeiten mit extrem geringer Viskosität gegen einen hohen Druck ausreichend abzudichten. Erst die Kombination von Weichstoffringen mit rechteckigem Querschnitt und Zwischenringen aus härterem Material mit einer umlaufenden Nut ist geeignet, diese Bedingung zu erfüllen.

Die Erfindung betrifft damit eine Vorrichtung zur Abdichtung und Schmierung des Plungers einer Kolbenpumpe, insbesondere zur Förderung hochreiner und/oder giftiger Flüssigkeiten geringer Viskosität, unter Verwendung einer Stopfbuchspackung, bei der Nuten an der dem Plunger zugewandten Oberfläche vorhanden sind. Das Neue besteht dabei darin, daß die Packungsringe rechteckigen Querschnitt aufweisen und daß zwischen je zwei Packungsringen aus weichem, leicht verformbarem Material zur Schmierung der Reibflächen zwischen Packungsring und Plunger ein Zwischenring mit einer umlaufenden, mit der zu fördernden flüssigkeit gefüllten Nut an der dem Plunger zugewandten Obe-fläche angeordnet ist.

An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Plunger mit einer entsprechenden Stopfbuchspackung und

F i g. 2 einen Qjerschnitt durch einen Dichtring mit Nut.

Nach F i g. I pulsiert der Plunger 1 innerhalb der im Zylindergehäuse 2 gehaltenen Stopfbuchspackung 3. Das iinke Ende des Plungers ist über einen Kreuzkopf 4 mit dem Antrieb 5 verbunden. Durch das rechte Plungerende 6 wird die zu fördernde Flüssigkeit über nicht näher dargestellte Ventile von unten nach oben durch das Pumpengehäuse 7 gefördert.

Die Stopfbuchspackung 3 besteht aus einzelnen Pakkungsrngen 8, der sogenannten Weichpackung. Zwischen diesen Packungsringen 8 sind jeweils Zwischenringe 9 nach der Erfindung angeordnet. Die Packungsund Zwischenringe werden an beiden Enden von den Gleitringen 10 und den letztere umschließenden, meist aus Kunststoff gefertigten Abschlußringen 11 im Zylindergehäuse 2 gehalten und von einer auf das freie Ende des Zylindergehäuses geschraubten Spannhülse 12 zusammengepreßt.

Die Zwischenringe 9 bestehen aus einem festeren Material als die Packungsringe 8 und weisen, wie insbesondere aus F i g. 2 zu ersehen ist, auf der der Plungeroberfläche zugewandten Innenfläche 13 eine Nut 14 auf, die sich nach dem Anlaufen der Pumpen selbsttätig mit Flüssigkeit füllt.

Im Bereich von etwa zwei Drittel der Stopfbuchspackung, von der Hochdruckseite auü gesehen, ist im Zylindergehäuse 2 eine Bohrung 15 vorgesehen, die als Sperrwasseranschluß für die Stopfbuchspackung dient. Wenr beispielsweise auf der Hochdruckseite ein Druck von 100 atü aufrechterhalten werden soll, so kann sich eier Druck in dem rechten Teil der

Stopfbuchspackung bis zum Sperrwasseransc'nluÜ 15 auf etwa 3.5 aiii abbauen, so daß dann in der restlichen Stopfbuchse bis zum linken Ende gegen den Atmospharendruck nur noch ein Druck von J.5 aiii zu beherrschen isl

Da die Abstünde der Zwischenringe i.i avialer Richtung relativ gering sind, wird wegeri der mit Flüssigkeit gefüllten Nuten ein Trockenlaufen des Plungers innerhalb der Packung vermieden. Somit kommt es auch nicht /u einer unzulässig hohen Wärmeentwicklung mit Verbrennen der Packung sowie einem dadurch verursachten Flussigkeitsdurchbruch durch die Packung, sondern es wird stets eine ausreichende Kühlung des Plungers sowie eine hohe Dichtheil der Packung gegen etwa austretende Flüssigkeit gewährleistet.

Die beschriebene Stopfbuchspackung ist besonders

S zur Abdichtung des Plungers einer Kolbenpumpe oder anderer oszillierender Bauteile geeignet, kann aber auch zur Abdichtung rotierender Wellen, beispielsweise für Kreiselpumpen, verwendet werden; letzteres insbesondere dann, wenn die zu fördernde Flüssigkeil

(o Verunreinigungen enthalt, so daß die bei Kreiselpumpen üblichen Gleitringdichtungen leicht zerstört würden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Abdichtung und Schmierung des Plungers einer Kolbenpumpe, insbesondere zur Förderung hochreiner und/oder giftiger Flüssigkeilen geringer Viskosität, unter Verwendung einer Stopfbuchspackung, bei der Nuten an der dem Plunger zugewandten Oberfläche vorhanden sind, d a durch gekennzeichnet, daß die Packungsringe rechteckigen Querschnitt aufweisen und daß zwischen je zwei Packungsringen (8) aus weichem. leicht verformbarem Materia! zur Schmierung der Reibflächen zwischen Packungsring (8) und Plunger (6) ein Zwischenring (9) mit einer umlaufenden, mit der zu fördernden Flüssigkeit gefüllten Nut (14) an der dem Plunger (6) zugewandten Oberfläche angeordnet ist.