DE2624535A1

DE2624535A1 - Vorrichtung zum umruesten von stopfbuchsen

Info

Publication number: DE2624535A1
Application number: DE19762624535
Authority: DE
Inventors: Harvey K Peet
Original assignee: EG&G Sealol Inc
Current assignee: EG&G Sealol Inc
Priority date: 1975-09-29
Filing date: 1976-06-01
Publication date: 1977-04-21
Also published as: JPS5241759A; FR2325863B1; US3961799A; FR2325863A1

Description

Patentanwälte Dipl.-lng. R. B E E T Z sen. Dipl.-lng. K. UAMPRECHT Dr.-Ing. R. B E E T Z jr.

8000 München 22

Stelnsdorfstraße 1O

Tel. (089)227201/227244/295910

Telegr. Allpatent München Telex 522O48

5^3-25.652P(25.653H)

1. 6. 1976

SEALOL, INC., Warwick, Rhode Island 02888 - V.St.A.

Vorrichtung zum Umrüsten von Stopfbuchsen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Baugruppe zum Umrüsten von normalerweise Gleitring-Packungen aufweisenden Stopfbuchsen, auf solche mit umlaufenden mechanischen Dichtungselementen, wie federnde Manschetten oder Lippenringe .

Eine große Anzahl von Pumpen, Kompressoren, Misch- und Rührwerken für die chemische und petrochemische Industrie sowie für Raffinerien und andere Industriezweige verwenden Stopfbuchsen zur Abdichtung der Wellen.

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Hohe Wartungskosten, das weitestmögliche Verhindern von Umweltverschmutzungen, Verluste an Fördermedien, hoher Energieverbrauch und andere Gründe sind häufig die Gründe für einen Austausch der Packungen gegen umlaufende mechanische Dichtungselemente. Die bisher bekannten derartigen Verfahren erfordern eine spezielle Anpassung der jeweiligen Stopfbuchsenbrille an die Abmessungen der entsprechenden Stopfbuchse. Die Stopfbuchsenbrille dichtet das Ende der Stopfbuchse ab und hält den ihr gegenüber umlaufenden Paßring, d. h. das Brillenfutter, in dichter Anlage, was im folgenden noch ausführlich beschrieben wird. Dies ist ein kostspieliger Vorgang, was auf die gesonderte Herstellung der Stopfbuchsenbrille und Ausschuß des Futters zurückzuführen ist. Darüber hinaus können Stopfbuchsen von unterschiedlichen Abmessungen für Wellen der gleichen Größe in verschiedenen Aggregaten eingesetzt werden. Hierfür müssen die Stopfbuchsenbrillen für jede Stopfbuchsengröße gesondert hergestellt werden, wodurch sich die Kosten für das Umrüsten einer derartigen Stopfbuchsen-Dichtung von Gleitring-Packungen auf Manschettendichtungselementen vergrößern.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Umrüsten einer mit einer Gleitring-Packung als Dichtelement ausgerüsteten Stopfbuchse auf umlaufende mechanische Dichtungselemente, wie Lippen- und Manschettenpackungen, zu vereinfachen und zu verbilligen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das als Paßring ausgebildete Stopfbuchsenfutter in einer Radialfläche eine erste abgestufte Ringfläche zur Befestigung in einer Stopfbuchse einereersten Größe sowie eine geläppte Ringfläche aufweist, die in abdich-

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tender Anlage mit einem Druckring steht, wenn das eingebaute Brillenfutter mit seiner einen radialen Fläche an einem Lippen- bzw. Manschettendichtungs-Bausatz anliegt, das in einer anderen radialen Fläche eine zweite abgestufte Ringfläche zur Befestigung in einer Stopfbuchse von entsprechender zweiter Größe sowie eine geläppte Ringfläche vorgesehen sind, die in abdichtender Anlage mit einem Paß- bzw. Druckring zusammenwirkt, wenn das Brillenfutter mit seiner anderen radialen Fläche an einem Lippen- oder Manschettendichtungs-Bausatz anliegt, und daß Dichtungsscheiben von an die abgestuften Ringflächen angepaßten Abmessungen vorgesehen sind, die eine Abdichtung zwischen einer abgestuften Ringfläche und ihrer Gegenfläche an der Stopfbuchse bilden.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Umrüst-Bausatz, der den Einbau von z. B. Lippen- oder Manschettenpackungen in Stopfbuchsen gestattet, die normalerweise Packungsringe aufweisen, welche durch ein mit der Stopfbuchse verschraubtes Brillenfutter gehalten werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Bausatz für Stopfbuchsen von unterschiedlichen Größen geeignet und weist ein Brillenfutter mit mehreren abgestuften Flächen an den beiden Stirnseiten auf. Jede dieser Stufen ist für eine spezifische Stopfbuchsengröße ausgelegt, wobei die inneren ebenen Ringfläehen geläppt sind und ein abgestufter Paß-bzw. Druckring durch entsprechende Anordnung an jede abgestufte Fläche des Brillenfutters, mit der er eine Dichtung bildet, angepaßt werden kann. Zwischen den jeweils wirksamen radialen Flächen der Stopfbuchse, des Brillenfutters und des Paßringes sind Dichtungsscheiben vorgesehen. Beim Einbau ist das Brillenfutter in umgekehrter Richtung zu seiner Normalanordnung ausgerichtet, so daß der den äußeren Wellenflächen benachbarte Steg von der Stopfbuchse■wegweist. Der Paßring

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wird von der Stopfbuchsenbrille gehalten und drückt auf eine Dichtungsscheibe zwischen dem Paßring und dem Brilienfutter sowie auf eine weitere Dichtungsscheibe zwischen dem Brillenfutter und der Stopfbuchse. Die innere geläppte Ringfläche des Brillenfutters, die sich von der Stopfbuchsenbrille nach einwärts erstreckt, bildet mit der geläppten Fläche eines Spannringes des Manschettendichtungs-Bausatzes eine Dichtung. Die erfindungsgemäße Baugruppe kann auch zum Austausch herkömmlicher mechanischer Dichtungen und Brillenfuttern Verwendung finden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Pumpe mit Packungsringen in schematischer, teilgeschnittener Darstellung,

Fig. 2 einen Teil der in Fig. 1 dargestellten Pumpenanordnung, bei welcher die Packungsringe durch eine Manschettendichtung nach einer herkömmlichen Methode ersetzt sind,

Fig. 3-5 die Anordnung eines erfindungsgemäßen Bausatzes für drei unterschiedlich große Stopfbuchsen,

Fig. 6-9 eine andere Ausführung der erfindungsgemäßen Baugruppe für vier unterschiedlich große Stopfbuchsen,

Fig. 10, 11 weitere Ausführungen der erfindungsgemäßen Baugruppe,

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Fig. 12 eine andere Ausführung des in den Fig. 3, und 5 dargestellten Brillenfutters.

Die in Fig. 1 dargestellte Pumpe 10 enthält ein Gehäuse 12, ein von einer Welle ΐβ angetriebenes Pumpenrad 14, eine Einlaßkammer 18 und eine Abströmkammer 20. Eine aus mehreren Ringen gebildete Packung 22 verhindert eine Leckage des Pumpenfluids entlang der Antriebswelle l6 nach außen. Die Packungsringe 22 sind in herkömmlicher Weise in der Stopfbuchse 24 in abgedichteter Anlage mit der Antriebswelle 16 durch eine Stopfbuchsenbrille 2β festgelegt. Der von der Stopfbuchsenbrille 2β auf die Packung 22 ausgeübte Druck kann durch Festziehen oder Lösen von Stopfbuchsen-Schraubbolzen 28 vergrößert oder verkleinert werden, von denen zwei dargestellt sind.

In Fig. 2 ist die herkömmliche Methode zum Ersetzen der Packung 22 durch eine Manschettendichtung 30 dargestellt, deren Druckring 32 eine bis auf eine optische Glätte von 2 bis 4 Helium-Lichtlinien geläppte Fläche 34 aufweist. Nach Entfernen der Stopfbuchsenbrille 26 und der Packung 22 wird ein umlaufendes mechanisches Dichtungselement 30 (Manschetten- bzw. Lippendichtungselement) eingebaut. Danach wird eine speziell ausgebildete Brillenplatte 36 mit einem als Paßring 38 ausgebildeten Brillenfutter und O-Ringen an der Stopfbuchse 24 durch Spannbolzen 28 befestigt. Es ist offensichtlich, daß diese Brillenplatte 36 für jede Stopfbuchsengröße gesondert hergestellt werden muß. Da jede Größe der Antriebswelle 16 normalerweise drei Größen von Stopfbuchsen für verschiedene Dichtungen von Wellenanordnungen aufweist, muß jeweils eine spezielle Brillenplatte für jede Stopfbuchsengröße in allen Fällen hergestellt und das Brillenfutter 26 als Ausschuß weggeworfen werden.

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In den Fig. 3, 4 und 5 ist eine Welle 16 und drei verschieden große Stopfbuchsen 24., 24p und 24-, dargestellt, die jeweils eine Manschettendichtung 42 aufi einem Metallbalg sowie Teile des Umrüst-Bausatzes aufweisen. Die Stopfbuchsenbrillen 26., 26p und 26, weisen sich nach rückwärts erstreckende Ansätze 27-, 27 ₂ und 27-, auf, die nach auswärts von den jeweiligen Stopfbuchsen weg gerichtet sind. Zwischen die Stopfbuchse 24 und die Stopfbuchsenbrille 26 sind ein als Universal-Ring ausgebildetes Brillenfutter 44, ein Spann- bzw. Druckring 46 und zwei Dichtungsscheiben eingesetzt. Der von den Spannschrauben 28 auf die Brille 26 ausgeübte Druck drückt die Dichtungsscheibe zwischen dem Druckring 46 und dem Brillenfutter 44 sowie die Dichtungsscheibe zwischen dem Futter 44 und der Stopfbuchse 24 zusammen.

Das ringförmige Brillenfutter 44 besitzt an einer radialen Fläche zwei abgestufte Ringflächen 48 und 50 sowie eine innere Ringfläche 52, die auf einen oben genannten optischen Glättegrad geläppt ist, und eine abgestufte Ringfläche 54 sowie eine innere, auf die gleiche Glätte geläppte Ringfläche 56 an einer anderen radialen Fläche. Der Futterring 44 ist so abgestuft, daß die Ringfläche 50 in die kleinste Größe einer Stopfbuchse 24., die Ringfläche 54 in die nächstgrößere Stopfbuchse 24_g und die Ringfläche 48 in die größte Stopfbuchse 24, paSt. Wie in den Fig. 3 und 5 gezeigt, ist die ebene Fläche eines Dichtungsringes 60 der Dichtungsmanschette 42 in abdichtender Anlage mit der Ringfläche 52 des Futterringes 44, wohingegen sie nach Fig. 4 in dichtender Anlage mit der ebenen Fläche 56 des Futterrings 44 ist.

Wenn die Außenflächen 62-, 62p und 62, der Stopfbuchsenbrillen 2O₁, 26₂ und 26, grob bearbeitet sind,

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ist ein Zwischenstück, hier ein Druckring 46 erforderlich, der zwischen dem Futterring 44 und diesen Flachen zur Verringerung von Verformungen und zum Verteilen der beim Anziehen der Schraubbolzen 28 auftretenden Belastung dient. Dieser Paß- oder Druckring 46 ist ebenfalls abgestuft und besitzt eine mit der Fläche ^4 des Futterringes 44 zusammenwirkende Fläche 64 sowie eine Fläche 66, die mit der Fläche 48 des Futterrings 44 zusammenwirkt,

Es sind drei Dichtungsscheiben vorgesehen, von denen die Dichtungsscheibe 68 der Fläche 48, die Scheibe 70 der Fläche 50 und die Scheibe 74 der Fläche 54 zugeordnet ist. Bei der Installation wird selbstverständlich eine dieser Dichtungen weggelassen, da nur zwei notwendig sind.

Die zwischen dem Futterring 44 und der Stopfbuchse 24 eingesetzte Dichtungsscheibe verhindert eine Leckage des Pumpenfluides durch den von beiden Flächen begrenzten Spalt. Die Dichtungsscheibe zwischen dem Futterring 44 und dem Druckring 46 fördert die Verringerung von Verformungen und die gleichmäßige Lastverteilung.

Die umlaufende mechanische Dichtung nach Fig. 2 kann gegen eine - nicht dargestellte - andere umlaufende mechanische Dichtung ausgetauscht und ein Universal-Futterring, der dam Universal-Futterring 44 der Fig. j5, 4 und 5 entspricht, kann lediglich durch Umkehren der speziellen Brillenplatte 36 eingebaut werden.

Darüber hinaus kann ein Universal-Futterring 44' nach Fig. 12 eine oder beide geläppte Dichtungsflächen 52' und 56' an Ringen 45' und 47' aufweisen. Die Ringe 45' und 47' können aus verschiedenen geeigneten Materia-

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lien, wie ζ. Β. kompakten Kohlenstoff, Graphit, Wolframkarbid oder Keramik sein.

Während in den Fig. J>, 4 und 5 eine umlaufende mechanische Dichtung 42 in Form einer Metallmanschette bzw. eines Metallbalges dargestellt ist, können auch andere mechanische Dichtungen zusammen mit der erfindungsgemäßen Umrüst-Baugruppe verwendet werden.

Die Fig. β bis 9 zeigen ein Universal-Brillenfutter mit gestuften Ringflächen 82, 84, 86 und 88 und zwei glatt geläppten Flächen 90 und 92 zusammen mit einem Druckring 94 und Dichtungsscheiben von an die Ringflächen angepaßten Größen. Bei jeder der dargestellten Anordnungen befinden sich die geläppten Flächen 19 und 92 in dichtender Anlage mit der geläppten Fläche des Dichtungsringes 96. Bei dieser in den Fig. 6 bis 9 dargestellten Anordnung können vier Stopfbuchsen unterschiedlicher Größe zusammen mit einer gleichen Welle verwendet werden.

In den Fig. 10 und 11 ist eine andere, für zwei unterschiedlich große Stopfbuchsen geeignete Anordnung dargestellt. Das ringförmige Brillenfutter 98 besitzt zwei abgestufte Flächen 100 und 102 sowie zwei glatt geläppte Flächen 104 und I06. Eine dieser geläppten Flächen 104 oder 106 befindet sich in abdichtender Anlage mit der geläppten Fläche des Dichtungsringes 108. Zwei Dichtungsscheiben sind vorgesehen, von denen jede unabhängig von der Ausrichtung des Brillenfutters 98 verwendet wird.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß bei einem Umrüsten einer Stopfbuchse, d. h. bei einem

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Austausch einer normalen Packung gegen z. B. ein in seiner Form veränderbares Dichtungselement,wie z. B. eine Manschette, die bisherige Stopfbuchsenbrille lediglieh um l80° gedreht wieder verwendet werden kann. Es müssen somit keine der bisher für Manschetten-Dichtelemente üblichen Stopfbuchsenbrillen von relativ komplizierter Form gegen die einfach aufgebauten Brillen für Packungen ausgetauscht werden, was den Aufwand für die Lagerhaltung und die Montage verringert.

Mit dem erfindungsgemäßen Umrüst-Bausatζ wird das angestrebte Ziel erreicht, wobei gleichzeitig einige Vorteile eintreten. Verschiedene Änderungen der dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele sind im Rahmen der Ansprüche möglich.

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Claims

^ Ansprüche

(1.J Vorrichtung zum vereinfachten Umrüsten einer Stopfbuchse, insbesondere zur Abdichtung von Wellen, von einer Gleitring-Packung auf eine solche mit einer umlaufenden mechanischen Dichtungs-Baugruppe, die eine Stopfbuchsenbrille sowie Spannbolzen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiges Brillenfutter (44) in einer Stirnseite eine erste Ringfläche zu seiner Befestigung in einer Stopfbuchse (24') einer ersten Größe sowie eine innere geläppte Ringfläche (52, 52') aufweist, die sich in dichtender Anlage an einem Dichtungsring (60) befindet, wenn das Brillenfutter mit dieser radialen Fläche zu der umlaufenden mechanischen Dichtung hin montiert ist; daß in einer anderen Radialfläche eine zweite Ringfläche (50, 48, 54) zur Befestigung in einer zweiten Stopfbuchse (24p, 24^) von entsprechend anderen Abmessungen und eine innere geläppte Ringfläche (56, 56', 92) vorgesehen sind, die in abdichtender Anlage mit einem Dichtungsring zusammenwirkt, wenn das Brillenfutter (44) mit dieser radialen Seite zu der umlaufenden mechanischen Dichtung (42) hinweisend montiert ist; und daß Dichtungsscheiben (68, 7Oj 74) von an die abgestuften Ringflächen angepaßten Abmessungen vorgesehen sind, die eine Abdichtung zwischen einer abgestuften Ringflache und ihrer Gegenfläche an der Stopfbuchse bilden.
2. Stopfbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druck- bzw. Spannring (46, Sk) zwischen der Stopfbuchsenbrille (26) und dem Brillenfutter (44) ein-

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gespannt ist und mit seinen abgestuften Stirnflächen an den abgestuften Flächen des Brillenfutters (44) anliegt.
3. Stopfbuchse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Brillenfutter in einer radialen Fläche eine vierte abgestufte Ringfläche zum Einbau in eine Stopfbuchse einer dritten Größe unter Zwischenlage eines Dichtungsringes von entsprechenden Abmessungen aufweist.
4. Stopfbuchse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die geläppten inneren Ringflächen (52' , f>6' ) an gesonderten Ringen (45', 47') ausgebildet sind, welche in entsprechenden Ausnehmungen in dem Brillenfutter (44') sitzen.

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