DE2415848B2 - Bewegliche stopfbuechse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine bewegliche Stopfbüchse für eine Kolbenpumpe, aus Packungsringen, die mediumseitig durch eine koaxial zum Plunger zwischen einer Büchse und einem Ring angeordnete Feder belastbar sind.

Eine Kolbenpumpe dient der Förderung von inkompressiblen flüssigen Medien aus Räumen niedrigen Druckes in Räume höheren Druckes durch die Verdrängerwirkung eines hin- und hergehenden Kolbens bzw. Plungers. Sie eignet sich für hydraulische Anlagen, für Kesselspeisung, für chemische Verfahren und für den Einsatz in Kernkraftwerken. Sie besitzt mediumseitig ein Druck- und ein Saugventil. Im Betrieb entsteht mediumseitig ein pulsierender Druck. Die Stopfbüchse soll den Arbeitsraum (Zylinder) gegen das Gehäuse bzw. gegen den Außenraum abdichten. Sie besteht wie allgemein bekannt aus einzelnen Packungsringen bzw. Packungsringkombinationen. Der Einbauraum der Stopfbüchse wird in Triebwerksrichtung meistens durch eine Stopfbuchsmutter begrenzt, welche zugleich die Aufgabe hat, die Stopfbüchspackung bei Verschleiß und damit zu großer Leckage nachziehen zu können.

Um das Packungsnachziehen zu umgehen, ist es bei Heißdampfmaschinen bekannt (DT-PS 1 72 235), eine koaxial zum Plunger, zwischen einer Büchse und einem Ring angeordnete Feder mit einer im Verhältnis zur Belastung durch den Dampf geringen Federspannung einzusetzen. Diese Feder sitzt mediumseitig (druckseitig). Sie wirkt in ihrer Kraftrichtung gleich dem auf die Stopfbuchspackung wirkenden Druck. Der Einsatz einer solchen Stopfbüchse kann insbesondere in Kernkraftwerken vorteilhaft sein, weil dort sehr lange Pakknngsstandzeiten gefordert werden und die Packung nur unter hoher Strahlungsgefährdung der Bedienungsperson nachgestellt werden kann.

Der Einsatz dieser Feder hat folgende Nachteile:
1 Sie kann wegen des vorhandenen Einbauraumes nicht so bemessen sein, daß die Federkraft die einzelnen Packungsringe absolut dicht zusammen hält. Beim Einfahren der Packung ist die Federkraft folglich meistens zu klein, um ein relativ starkes Bewegen der Packungsringe in Axialrichtung zu verhindern.

2. Bei zu starker Feder und Erwärmung der Stopfbuchspackung kann letzlere nicht wachsen und läuft durch Klemmen trocken, wird überhitzt, d. h. zerstört.

3. Die Siopfbuchspackung atmet bei Be- und Entlasten durch den pulsierenden Druck, d.h. sie bewegt sich in ihrer Länge. Es entstehen unter Umständen Kavitationen im Packungsraum und am Verdrängerkolben.

Der Erfindung liegt, ausgehend von der beschriebenen, automatisch nachgestellten Stopfbüchse, die Aufgabe zugrunde, hohe Stopfbüchsenpackungsstandzeiten zu erreichen.

Die Lösung besteht darin, daß erfindungsgemäß als Ring ein Drosselring angeordnet ist. Büchse und Drosselring unter Freilassen eines Drosselspaltes teleskopartig ineinandergreifen und Büchse und/oder Drosselring jeweils axiale Nuten oder Bohrungen aufweisen, sich die Büchse einerseits an den Packungsringen angestützt und am Stopfbüchsengehäuse ein Anschlag für den Drosselring andererseits vorgesehen ist.

Beim Zusammenfahren von Drosselring und Büchse entsteht vorteilhaft eine Drosselwirkung durch den Drosselspalt, d. h. der Einbau aus Büchse, Feder und Drosselring stellt eine hydraulische Dämpfung dar. Diese läßt eine so geringe Stopfbuchsfederkraft zu, daß ein Wachsen der Stopfbuchspackung bei Erwärmung möglich ist. Die Stopfbuchsfederkraft ist jedoch gleichzeitig so groß, daß ein starkes Bewegen und Atmen der Stopfbuchspackung verhindert wird. Diese an sich widersprüchlichen Forderungen lasten sich erfüllen, weil das Wachsen der Stopfbuchspackung bei Erwärmung langsam, das Atmen der Stopfbuchspackung hingegen mit Hubfrequenz erfolgt. Das Auseinanderfahren erfolgt wegen der axialen Nuten oder Bohrungen ohne besonderen Widerstand.

Die beabsichtigte Drosselwirkung des Drosselspaltes beim Zusammenfahren der Vorrichtung läßt sich erhöhen, indem der Drosselspalt mit zusätzlichen Drosselelementen versehen wird, die Gewindeform besitzen oder als Labyrinthdichtung ausgebildet sein können.

Selbstverständlich umfaßt die Erfindung auch die kinematische Umkehrung von Drosselring und Büchse. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Büchse dem Plunger zugekehrt. Sie kann in diesem Fall vorteilhaft gleichzeitig ein Führungselement für den Plunger tragen.

Zweckmäßig weist die Büchse mindestens einen den Drosselring an einer von der Feder abgewandten Seite hintergreifenden Anschlag auf. Vorteilhaft ist damit ein erleichterter Einbau erreicht, weil die Ausdehnung der Feder durch die Anlage des Drosselringes am Anschlag, z. B. an einem Sicherungsring, begrenzt ist. Büchse, Feder und Drosselring können in zusammengebautem Zustand in das Stopfbuchsgehäuse eingebracht

werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele naher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine nachstellbare Stopfbuchse und

F i g. 2 eine Stopfbuchse mit Fühningsclemenien für den Plunger.

In den Ausführungsbeispiclen nach F i g. 1 und 2 befindet sich rechts des Plungers 1 die Mediuniseitc, d. h. der Arbeitsraum mit den Ventilen. Der Plunger 1 ist in einem Stopfbuchsengehäusc 2 geführt.

Zwischen Plunger I und Stopfbuchsengehäusc 2 befinden sich einerseits Packungsringe 3, die wie durch Pfeile 4 symbolisch angedeutet, durch einen Gegendruck, z. B. eine Sicherung am Stopfbuchsengehäuse 2, gehalten sind, andererseits eine Packungsnachstellvorrichtung. Die Packungsnachstellvorüchtung besteht aus einer Büchse 5, einer Feder 6 und einem Drosselring 7. Zwischen Büchse 5 und Drosselring 7 befindet sich ein Drosselspalt 8. Die Büchse 5 einerseits stützt sich mit einem Büchsenbund 9 an den Packungsringen 3 ab, der Drosselring 7 andererseits mit einem Bund !0 an einem Anschlag 11 des S'.opfbuchsengehäuscs 2. Der Drosselring 7 und die Büchse 5 besitzen an ihrer Außenseite Axialnuten 12.

Die Packungsnachstellvorrichtung hat folgende Wirkungsweise:

Die Kolbenpumpe fährt unter Vollast j;egen den Druck des Fördermediums. Beim Verdrängen des Fördermediums werden die Packungsringe 3 durch den Gegendruck belastet. Sie nehmen hierbei das kleinste Volumen an. Büchse 5 und Drosselring 7 werden durch die Feder 6 auseinandergedrückt, bis die Büchse 5 bzw. der Drosselring 7 an den Packungsringen 3 bzw. am Anschlag 11 des Stopfbuchsengehäuses 2 anstoßen. Beim Auseinanderfahren von Büchse 5 und Drossclring 7 ist die Drosselwirkung des Drosselspaltcs 8 unterdrückt bzw. kurzgeschlossen durch die an den Außenseiten von Büchse 5 und Drosselring 7 befindlichen Axialnuten 12. Statt dieser Axialnuten können Bohrungen am Buchsenbund 9 und am Drosselring 7 vorgesehen sein.

Erfolgt beim Saughub eine Druckentlastung, so wollen die Packungsringe 3 ein größerem Volumen einnehmen. Auf die Packungsnachstellvorrichtung wirkt ein Druck, der bewirkt, daß das Fördermedium durch den Drosselspalt 8 zwischen Büchse 5 und Drosselung 7 gedrückt wird. Ein Zurückströmen des Mediums über die Axialnuien 12 ist nichi möglich, da die beiden Stirnflächen von Büchse 5 und Drosselring 7 an den Pak-S kungsringen 3 bzw. am Anschlag 11 anliegen.

Es erfolgt ein sehr langsames Wachsen der Stopfbudispackung bzw. der Packungsringe 3, bis beim Verdrängen des Mediums an der Stopfbuchse wieder Druck ansteht, d. h. das Bewegen der Packung ist stark gedämpft. Die Packungsringc 3 nehmen unter dem Druck wieder das kleinste Volumen ein, die Packungsnachstcllvorrichtung wird durch die Stopfbuchsenfeder

6 auseinandergedrückt, der Vorgang wiederholt sich.

Bei Verschleiß der Packung bzw. der Packungsringc 3 und damit kleinerem Packungsvolumen verlängert sich die Packungsnachstellvorrichtung und gleicht somit den Stopfbuchsverschleiß selbsttätig aus.

Fähr! die Kolbenpumpe im Leerlauf, d. h. ohne Druck, so stabilisiert die Feder 6 den Packungseinbau derart, daß die Packungsringe 3 zusammengedrückt sind. Die hydraulische Dämpfung verhindert, daß der Packungseinbau beim Kolbenhub wandern kann.

F i g. 2 zeigt eine Variante zu Fig. 1. Links des Plungers soll sich die Einbauseite, rechts die Mediumseite

befinden. Die Büchse 5, die etwas langer ausbauen darf als der Drosselring 7, trägt ein Führungselement 13, z. B. einen Führungsring, und an ihrer verlängerten Seite einen Sicherungsring 14. Vor dem Einbau der Pakkungsnachstellvorrichtung ist der Drosselring 7 gegen den Sicherungsring gedrückt. Beim Einbauen der Pakkungsnachstellvorrichtung von links her in das Stopfbuchsengehäuse 2 hebt sich der Drosselring 7 vom Sicherungsring 14 ab. Bei dieser Ausführung ist wegen der Sicherung der Feder 6 gegen ein Auseinanderschnellen der Einbau wesentlich erleichtert.

Es versteht sich, daß das Material des Drosselringcs

7 härter ist als das Material der Büchse 5 oder umgekehrt, um ein Fressen im Drosselspalt 8 zu verhindern. Eine leichte Versetzung des Drosselringes 7 aus seiner konzentrischen Lage zum Plunger 1 ist für die Funktion der Packungsnachstellvorrichtung unproblematisch, weil die wirksame Fläche des Drosselspaltes 8 konstant bleibt.

Die PackungMiachstellvorrichtung verhindert vorteilh'.ift ein Bewegen der Stopfbuchsenpackung und gleicht einen Stopfbuchsenverschleiß aus.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Bewegliche Stopfbuchse für eine Kolbenpumpe, aus Packungsringen, die mediumseitig durch eine koaxial zum Plunger zwischen einer Büchse und einem Ring angeordnete Feder belastbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Ring ein Drosselring (7) angeordnet ist. Büchse (5) und Drosselring (7) unter Freilassen eines Drosselspaltes (8) teleskopartig ineinandergreifen und Büchse und/oder Drosselring jeweils Axialnuten oder -bohrungen (12) aufweisen, sich die Büchse einerseits an den Packungsringen (3) abstützt und am Stopfbuchsengehäuse (2) ein Anschlag für den Drosselnng andererseits vorgesehen ist.

2. Stopfbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselspalt (8) mit zusätzlichen Drosselelementen versehen ist.

3. Stopfbüchse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselelemente Gewindeform besitzen.

4. Stopfbüchse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselelemente als Labyrinthdichtung ausgebildet sind.

5. Stopfbuchse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (5) ein Führungselement (13) für den Plunger (1) trägt.

6. Stopfbüchse nach einem der vorstehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (5) mindestens einen den Drosselring (7) an einer von der Feder (6) abgewandten Seite hintergreifenden Anschlag aufweist.

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