DE2816930A1

DE2816930A1 - Stopfbuchsdichtung

Info

Publication number: DE2816930A1
Application number: DE19782816930
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-04-19
Filing date: 1978-04-19
Publication date: 1979-10-31
Also published as: DE2816930C2

Description

PA.TK NTAN WA Ι,Τ Β

NO. η. SCtitWXUCS Hannover, den 17. April I978

-Χ-

Betr.: D 273/A/mü - Anmelder: Herr Ing.grad. Achim Daume

Engenser Weg 1 3ΟΟ6 Burgwedel 1

"Stopfbuchsdichtung"

Die Erfindung betrifft eine wartungsarme Stopfbuchsdichtung für Wellen und bewegte Stangen zur Abdichtung gegen unter hohen Drücken und Temperaturen stehende Flüssigkeiten und Ga se.

Für das Dichten bewegter Stangen und Wellen werden bekanntlich Stopfbuchsdichtungen verwendet, bei denen eine Stopfbuchse eine Packung aus Dichtmaterial in axialer Richtung so stark preßt, daß sich der Packungsring radial sowohl an der bewegten Stange oder Welle als auch am Gehäuse abdichtend anlegt, wobei der Aufnahmeraum für die Packung zylindrisch gestaltet ist. Von einem Anpressen der Packung durch abgeschrägte oder zugespitzte Flächen wurde bisher abgesehen, da sie nach Auffassung der Fachwelt keinen besonderen Vorteil vor einer zylindrischen Begrenzung haben. Es ist lediglich bekannt, einteilige ungeschlitzte, einteilige geschlitzte oder mehrteilige Ringe mit kegelförmigen Stirnflächen, die von äußeren Ringen mit entsprechenden kegligen Stirnflächen umfaßt werden, als Dichtmaterial zu verwenden, wobei die inneren Ringe bei axialem Druck nach

innen gepreßt werden. Die Querbeweglichkeit durch die Keilwirkung der ein- oder mehrteilig ausgebildeten Ringe ist jedoch sehr gering. Bei allen bisher bekannten Stopfbuchsarten ergeben sich immer noch Schwierigkeiten bei der Beherrschung hoher Drücke und Temperaturen.

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In neuerer Zeit wurden Stopfbuchspackungen aus Reingraphit eingesetzt. Graphit ist beständig gegen die meisten Medien und einsetzbar für hohe Betriebsdrücke und Temperaturen.

Ferner bietet Graphit eine dauerhafte Selbstschmierung und eine damit verbundene geringe Reibung. Mit solchen Packungen konnten erheblich bessere Ergebnisse erzielt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß deren Dichtwirkung auch bei höchsten Temperatur- und Druckansprüchen sichergestellt ist, und gleichzeitig die ¥artungsfreiheit erheblich erhöht wird. Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß der die Dichtpackung aufnehmende Packungsraum mit unterschiedlich großen Stirnflächen ausgeführt ist. Vorteilhafterweise wird dies durch eine Konizität des Packungsraumes erreicht, der mit an sich bekannten, kompressiblen Packungsringen aus Reingraphit gefüllt ist. Ferner können die Packungsringe durch eine axial wirkende Druckfeder belastet werden. Versuche haben bestätigt, daß durch die Ausbildung des Packungsraumes, insbesondere in Verbindung mit einer Federvorbelastung die Wartungsfreiheit auch bei höchsten Drücken und Temperaturen um ein vielfaches gegenüber den bisher bekannten Ausführungen erhöht ist. Die erfindungsgemäße Stopfbuchsdichtung kann besonders vorteilhaft auch bei bewegten Stangen, beispielsweise bei Ventilkörpern Verwendung finden., wqbei insbesondere in einem solchen Fall zur Druckentlastung des Ventilkörpers die Möglichkeit be steht, diesen in Längsrichtung zu durchbohren und somit die Oberseite der Stopfbuchse mit dem Druck zu beaufschlagen, der auf der Anströmseite herrscht. Dies wird durch die hervorragende, allseitige Dichtwirkung ermöglicht. Der Druck kann sich nicht durch die Packung hindurch in den Abströmraum des Ventils fortsetzen. Dadurch kann er eine

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die Druckfeder unterstützende Kraftkomponente entwickeln. Bei solchen Ausführungen kann daher die Stärke der die Dichtpackungen belastenden Druckfeder herabgesetzt werden, beziehungsweise, es besteht die Möglichkeit, diese Federn vollständig einzusparen. Der Ventilkegel ist bei den hohen Betriebsdrücken entlastet, so daß die für die sichere Abdichtung des Ventils aufzubringenden Spindelkräfte sehr gering sind.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und erläutert:

Es zeigen:

Pig. 1 die Abdichtung an der Welle, Fig. 2 die Verwendung eines sich in

Achsrichtung bewegenden Ventilkörpers .

Eine Welle 1 ist von einem Gehäuseteil 3 umgeben und gegen dieses durch eine Stopfbuchsdichtung, bestehend aus der Dichtpackung h und der Stopfbuchs· 5» abgedichtet. Die Dichtpackung k besteht aus kompressiblern, elastischen Graphit, der vorzugsweise vorverdichtet ist. Eine Druck-, feder 6 unterstützt zusätzlich die Elastizität der Dichtpackung. Der Federsatz ist so stark dimensioniert, daß dieser die Dichtpackung fest genug allseitig gegen die Welle 1, die Buchse 5 und das Gehäuse 3 drückt. Durch die Drehbewegung der Welle 1 tritt ein Packungsverschleiß auf* Der Verschleiß bedeutet eine Volumenvemninderung des Graphits. Ohne eine Federunterstützung wäre die Eigenelastizität durch den Verschleiß verbraucht, so daß keine genügende Dichtung mehr vorhanden wäre. Durch Sie Druckfeder 6 bleibt die Elastizität auch bei einem Verschleiß

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erhalten. Versuche haben ergeben, daß zwar selbst ohne eine Federunterstützung die Dichtpackung k bereits weitgehend wartungsarm ist. Durch den Einsatz der Feder 6 wurde jedoch die Wartungsfreiheit auf ein vielfaches erhöht. Die Schraubkappe 2 hält das gesamte Dichtpaket, bestehend aus der Feder 6, der Buchse 5 und der Packung h zusammen. Der Packungsraum ist im unteren Teil konisch ausgebildet. Der obere, zylindrische Teil dient zum Nachstoßen der Buchse 5 zum Ausgleich des Verschleißvolumens, so daß der Dichtungssatz elastisch bleibt. Durch die Konizität des Packungsraumes wird eine zusätzliche, radial wirkende Kraftkomponente erzeugt, die zti einer besseren Dichtung führt. Dies hat sich insbesondere bei höchsten Betriebsdrücken bewährt. Gerade die Kombination höchster Betriebsdrücke und höchster Temperaturen strömender Medien ist außerordentlich schwierig zu beherrschen, was mit dem gezeigten Ausführungsbeispiel in hervorragender Weise gelunden ist. Hinzu kommt der besondere Vorteil, daß reines Graphit gegen die meisten Medien beständig ist. Der Temperaturbereich, der mit einer erfindungsgemäßen Dichtung beherrscht werden kann, reicht von -200 C bis +650 C. Der maximale Betriebsdruck kann bis zu 400bar betragen.

Die Ausführungsform gem. Fig. 2 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie Fig. 1, jedoch ist hier beispielsweise die Welle durch einen Ventildrosselkörper 8 ersetzt, der in Axialrichtung durch die Ventilkörperstange 9 bewegbar ist. Die gezeigte Anordnung findet beispielsweise bei Armaturen Anwendung. Der untere Raum, in dem der Druck P₁ herrscht, ist durch eine Bohrung 10 mit dem oberen Raum 1^ verbunden. Im oberen Raum herrscht somit der Druck p„, der gleich dem Druck P₁ ist. Der Ventildrosselkörper 8 ist in geschlossener Stellung gezeigt, d.h. die Dichtkanten liegen aufeinander. Ist das Ventil vom unteren Raum 13 her belastet, so steht

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der Druck ρ im oberen Raum 14 ebenfalls an, der damit gleich dem Druck ρ der Oberseite ist. Der Abströmraum 12 hat meist den niedrigeren Druck ρ (bei geöffnetem Ventil).

Die Dichtpackung k ist nun vom Abströmraum 12 her mit p„

und vom oberen Raum Ik mit ρ belastet. Durch die Druckdifferenz «wischen p₂ und ρ und die unterschiedlich großen Flächen ergibt sich eine nach unten gerichtete Kraftkomponente, die zunächst zu einer axial gerichteten Pressung führt, welche in Abhängigkeit von der Konizität des Packungsraumes und der Plastizität der Dichtpackung zu radial gerichteten Preßkomponenten mit einer hervorragenden Dichtwirkung führt. Voraussetzung hierfür ist, daß die Dichtung über weite Bereiche am Umfang und der Länge abdichtet, damit unterschiedlich belastete Flächen entstehen. Gerade dafür ist Graphit ausgezeichnet geeignet. Es ist gut plastisch verformbar und paßt sich gut dem Packungsraum, der durch die Ventilkappe 8, di· Buchse 5 und das Gehäuse 3 gebildet wird, an. Die Feder 6 unterstützt auch hier, wie in Fig. 1, die Elastizität der Dichtpackung k. Die Feder selbst wird durch die Schraube 2 vorgespannt.

Wird der Ventilkörper 8 in Hubrichtung bewegt, so daß sich die Dichtkanten voneinander entfernen, steigt der Druck p„

an. Ist P₁ dem Druck p_ gleich geworden, dann ist auch p_o IJ <£

gleich ρ . Infolge der unterschiedlich belasteten Flächen der Dichtung jedoch wird der Satz nach wie vor in Preßrichtung gedrückt. Der Dichtdurchmesser 15 und der Ventilkegeldurchmesser können eine annähernd gleiche Fläche bilden. Dadurch ist der Ventilkörper 8 weitgehend gegen Auf- oder Abtriebskräfte entlastet. Die Längsbohrung 10 des Ventilkörpers 8 ist an sich bekannt, und wurde bei Kunststoffdichtungen angewandt. Bei höheren Drücken und Temperaturen

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scheiterte jedoch, der Einsatz. Insbesondere hier ist die konische Ausbildung des Packungsraumes in Verbindung mit Graphit vorteilhaft, bei hohen und höchsten Temperaturen sowie Drücken einsetzbar, und darüber hinaus unter diesen Bedingungen weitgehend wartungsfrei. Bei den dargestellten Beispielen sind die unterschiedlich großen Stirnflächen der Packungsräume durch eine Konizität .Miteinander verbunden, jedoch besteht ebenso die Möglichkeit, eine absatzartige Verjüngung vorzunehmen, was jedoch dem Nachschieben von Packungsmaterial zur kleineren Stirnfläche hin einen größeren Widerstand entgegensetzt.

- PATENTANSPRÜCHE - 7 -

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Wartungsarme Stopfbuchsdichtung für Wellen und bewegte Stangen zur Abdichtung gegen unter hohen Drücken und/oder Temperaturen stehende Flüssigkeiten und Gase, dadurch gekennzeichnet, daß der die Dichtpackung (k) aufnehmende Packungsraum mit unterschiedlich großen Stirnflächen ausgeführt ist.

2. Stopfbuchsdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Packungsraum mit einer Konizität versehen und an sich bekannten, kompressiblen Packungsringen (4) aus Reingraphit gefüllt ist.

3. Stopfbuchsdichtung nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Packungsringe durch eine axial wirkende Druckfeder belastet sind.

h, Stopfbuchsdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» zur Verwendung für Ventile, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfbuchsoberseite über eine Bohrung (1O) mit dem Druck (P₁) der Ventilkörperanströmseite beaufschlagt ist.

5. Stopfbuchsdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß der Packungs· raui im Eingriffsbereich der Stopfbuchse (5) oberhalb

der Konizität mit einem zylindrischen Wandabschnitt verse sehen ist.

6. Stopfbuchsdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konizität an beiden Enden in zylindrische Packungsraumabschnitte übergeht.

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ORIGINAL INSPECTED