DE373405C - Packungsring - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Pakkungsring, der aus in der Umfangsriohtung sich überlappenden Segmenten besteht, von denen die inneren in Aussparungen der äußeren eingesetzt sind. Derartige Segmente, bei denen die inneren durch die äußeren und durch auf diese einwirkende Federn gegen die abzudichtende Stange gedruckt werden, sind bekannt. Das Wesen der Erfindung hesteht darin, daß der zwischen den ■benachbarten Teilen der Segmente verbleibende Spielraum durch Füllklötze aus weichem Metall ausgefüllt wird, welche durch vorstehende Wülste oder Ansätze gegen Herauspressen gesichert sind. In den äußeren Segmenten sind außerdem seitliche Nuten vorgesehen·, in welche seitliche Vorsprünge der inneren Segmente eingreifen, damit bei Zusammenziehung des Ringes ein gleichförmiges Zusammenarbeiten der inneren Segmente mit : den äußeren stattfindet. ^:

Abb. ι der Zeichnung stellt einen Längsschnitt durch eine solche Packung dar, und zwar ist hier die Kolbenstange einer Lokomotive abgedichtet.

Abb. 2 ist eine Vorderansicht des Pakkungsringes allein, und zwar ist eins der j Segmente, aus welchen er sich zusammen- ; setzt, entfernt. '

Abb. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 j der Abb. 2. ;

Abb. 4 zeigt eins der Segmente von hinten j und

Abb. 5 einen Teil des Ringes in etwas abgeänderter Ausführungsform in Vorderansicht.

Abb. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6-6 der Abb. 5.

Ein Ringgehäuse 7 ist durch Bolzen 8 am Deckel 9 des Zylinders befestigt. Die Kolbenstange 10 verschiebt sich durch diesen j Deckel hin und her, und die öffnung 11 im | Ring 7 ist groß genug, um auch den Kragen \ 12 der Kolbenstange 10 durchtreten zu lassen, i Die Stopfbuchse oder Vertiefung im Zylin- | derdeckel 9 ist teilweise durch eine Hülse 13 ausgefüllt, und zwar ist diese Hülse an dem dem Ring 7 nächstliegenden Ende weiter aus- j gebohrt als am anderen Ende, um die Schraubenfeder 14 aufzunehmen. Der Afcdichtungsring liegt im Ringgehäuse 7, und zwar ist die Packung selbst zwischen einem Ringkragen 15 in Berührung mit dem Gehäuse 7 und einem anderen Ringkragen 16 in Berührung mit der Feder 14 eingeschaltet. Diese beiden Kragen setzen sich aus halbkreisförmigen Ringen zusammen, so daß die Trennungsebene zwischen den Halbkreisteilen dieser Kragen die Achse der Stange 10 enthält. Federn 17 umschließen die Kragen 15 und 16 und halten die Halbkreisteile aneinander. Durch den Druck der Schraubenfeder 14 gegen den Ringkragen 16 wird die Packung gegen den anderen Ringkragen 15 gedrängt, und letzterer wird dadurch fest gegen den Flansch des Gehäuses 7 gepreßt, um dort einen flüssigkeits- und dampfdichten Abschluß zu erzeugen. Die äußeren Durchmesser der Ringkragen 15 und 16 und der eigentlichen Pakkung sind kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 7, um so der Stange 10 in bekannter Weise eine kleine seitliche Bewegung zu gestatten, ohne daß dabei diese Ringe in Berührung mit der Innenwand des Gehäuses treten würden. Diese seitlichen Bewegungen sind beim Betrieb kaum vermeidlich und sind der Abnutzung des Kolbens oder der ungenauen Anpassung des Kolbens zuzuschreiben. Auch sind sie häufig auf ungleichförmige Auflagerung des Kreuzkopfes auf seine Schienen zurückzuführen, so daß die Abweichungen der Stange 10 von ihrer Mittelstellung bisweilen nicht unbeträchtlich sind.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Packungsring im wesentlichen aus sechs einzelnen Teilen oder Segmenten, und zwar sind drei Hauptsegmente 19 und drei innere überlappende Segmente 20 vorgesehen. Die Hauptsegmente 19 sind um die Stange 10 herum gleichförmig verteilt, und ihre Endwände 21 liegen dann parallel zueinander wie aus Abb. 2 und 3 hervorgeht. Die rückwärtigen Flächen 22 der Hauptsegmente liegen in einer Ebene senkrecht zur Achse der Stange und befinden sich in Berührung mit dem

Ringkragen i6. Die entgegengesetzten Seiten 23 dieser Segmente haben .an ihren Enden Aussparungen, welche von geradflächigen Wänden begrenzt werden. In diese Aussparungen sind gleitbar die inneren Segmente eingepaßt, und zwar überbrückt jedes dieser inneren Segmente 20 einen der Zwischenräume 21, welche an den Enden der Hauptsegmente 19 verbleiben. Ein Durchtritt von Flüssigkeit in der Achsrichtung wird dadurch unmöglich gemacht, da die inneren Segmente 20 die Räume 2ii abschließen. Die Bodenflächen 24. der Aussparungen liegen ebenfalls in einer Ebene senkrecht zur Achse der Stange und die Außenwände 25 in den verschiedenen Segmenten und in jedem Einzelsegment verlaufen unter Winkeln zueinander, so daß bei entsprechender Verlängerung dieser Wände ein regelmäßiges Sechseck entstehen würde. Die Dicke der Segmente 20 entspricht der Tiefe der Aussparungen, so daß also die Außenfläche der inneren Segmente 20 und die Vorderfläche der Segmente 19 dicht gegen den Ringkragen 15 anliegen und einen flüssigkeits- und dampfdichten Abschluß schaffen. Die gekrümmten Kanten der Innensegrnente 20 sind im Durchmesser der Stange 10 angepaßt, und die Außenflächen liegen dampfdicht gegen die Wände 25 der Aussparungen an. Nach Abb. 4 sind die Außenwände der Innensegmente mit Bezug aufeinander so verlegt, daß sie die Ecke eines regelmäßigen Sechseckes bilden. Die Endwände 26 der Segmente 20 schließen sich unter einem rechten Winkel an jene Außenwände an, welche mit den Wänden 25 der Aussparungen in Einigriff treten. Diese Endwände verlaufen also auch dann parallel zu den Endwänden 27 der Atissparungen. Die Wände 26 und 27 liegen aber nicht aneinan- . der an, sondern lassen einen Spielraum, der kleiner sein mag als der Spielraum 21. zwischen den Enden der Hauptsegmente. Es sind drei solcher Spielräume 21 vorgesehen und sechs jener Spielräume, die zwischen den Wänden 26 und den Wänden 27 verbleiben.

Nach Abb. 3 befinden sich Umfangsnuten

28 auf den Segmenten 19, und ähnliche kurze ' Nuten sind auch in die Ecken der Innensegniente 20 eingefräst, um die ringförmig gebogenen Schraubenfedern 29 aufzunehmen, durch welche die Segmente in ihrer Zusammenstellung erhalten werden. Die Segmente 19 und 20 bestehen aus Lagermetall von entsprechender Härte und Zusammensetzung, um sie zu diesem Zweck geeignet zu machen. Für Niederdruckdampfanlagen, Wasser oder neutrale Flüssigkeiten können die Segmente aus dem gewöhnlichen Lagermetall hergestellt werden. Für Hochdruckanlagen öder überhitzten Dampf kann eine Legierung von Kup- _; fer und Blei gewählt werden. Bei sehr hohen Drücken oder Temperaturen mag es ratsam sein, Messing oder Bronze zu verwenden.

Infolge der geometrischen Ausgestaltung :1er Segmente 19 und 20 kann bei einer Abnutzung der konkaven Kanten ein flüssigkeitsdichter Abschluß mit der Stange unter Zusammenziehung des Packungsringes aufrechterhalten werden, da der Ring als Ganzes zusammengezogen wird und jedes Seg-ment also radial nach innen wandert. Dadurch wird der Zwischenraum 21 an den En-'len der Segmente allmählich verringert, und lie in Berührung stehenden Flächen der Sagmente gleiten aufeinander, ohne daß der flüssigkeitsdichte Abschluß aufgehoben würde. Da nur eine verhältnismäßig· kleine Bogenfläche des Umfangs der Stange 10 von jedem Segment (berührt wird, so ist die Abnutzung auf der ganzen Länge jedes Segmentes im wesentlichen gleich. Um einen flüssigkeitsdichten Abschluß zwischen den äußeren flachen Seiten der Segmente 20 und den Wänden 25 der Aussparungen in den Segmenten 19 aufrechtzuerhalten, muß die

. Winkelbeziehung zu den verschiedenen Segmenten während der Zusammenziehung des Packungsringes aufrechterhalten werden. Dies geschieht dadurch, daß eine Umfangs- go verschiebung der einzelnen Segmente mit Bezug aufeinander verhindert ist. Wenn eine solche Umfangs verschiebung auftreten würde, würde die Außenseite der Segmente 20 nicht

: mehr in Berührung mit den Oberflächen 25 in den Aussparungen der Hauptsegmente verbleiben, sondern keilförmige Öffnungen würden zwischen diesen Wänden gebildet werden, und der Dampf oder die Flüssigkeit könnte durchtreten.

Um die richtige Winkelbeziehung zwischen den einzelnen Segmenten aufrechtzuerhalten und Bewegung um die Kolbenstange herum zu verhindern, .sind folgende Vorsichtsmaßregeln getroffen: Auf der Rückseite jedes inneren Segmentes 20 und nahe der Außenkante desselben erstrecken sich von der Ecke in Richtung gegen die Wände 26 hin Zungen 30 von rechtwinkligem Querschnitt, welche gleitbar in Nuten 31 der Hauptsegmente 19 einpassen. Die Nuten 31 sind so lang, daß sie etwa -bis zum Ende der eingesetzten Segmente 20 hingehen und an jener Stelle, an welcher die Wand 26 auf dem Boden der Aussparung aufsitzt, ist dieser 'Boden ganzlieh flach gehalten. Aus diesem Grunde ist es nicht unbedingt notwendig, die Vertiefung zwischen den Nuten 31 und den Zungen 30 zu einer flüssigkeits- und dampfdichten zu gestalten. Wenn Flüssigkeit in die Nut eintreten würde, beispielsweise durch 'die Lücke 2i, wie in Abb. 3 rechts gezeigt, so würde

nach Durchlaufen dieser Nut ein Austritt der Flüssigkeit infolge des Aufsitzens der Endteile 26 auf dem Boden der Aussparung verhindert werden. Die Veränderung der Winkelbeziehungen zwischen den Segmenten wird auch durch Einlegeklötze 32 vermieden, die aus Weichmetall hestehen, beispielsweise aus Blei, und die in den Raum zwischen dem Ende der Aussparung und der Kante 26 des inneren Segmentes eingetrieben sind. Um eine etwas innigere Verbindung zwischen diesen Füllklötzen und den Hauptsegmenten herzustellen, sind die Endflächen 27 der Aussparung von zwei Bohrungen durchsetzt. Eine solche Bohrung 34 erstreckt sich im rechten Winkel zu den Seiten 23 der Segmente und eine andere Bohrung 33 erstreckt sich parallel zur Endwand 27 der Aussparung. Die Füllklötze haben Zungen, welche diese Bohrungen ausfüllen, da nach der Zeichnung die Bohrungen nur einen Teil eines kreisförmigen Ouecschnitts haben. Bei der in Abb. 5 und 6 gezeigten Ausführungsform sind die Zungen 33 ähnlich verlegt wie in der Ausfiührungsform nach Abb. 2 und 3. An Stelle der Zungen 34 sind jedoch Zungen 35 angeordnet, die parallel zu den Endwänden 25 der Aussparungen verlaufen. Eine Ausfüllung dieser Räume durch die Blöcke findet am besten dadurch statt, daß das Blockmaterial, beispielsweise Blei, in die verbleibenden Zwischenräume und Bohrungen eingegossen wird, wenn die Teile zusammengestellt sind. Beim Erkalten des eingegossenen Materials ist dann ein Herausfallen der Füllblöcke unmöglich. Diese Ausgießung der verbleibenden Zwischenräume über den Aussparungen findet natürlich statt, ehe noch der ganze Packungsring auf seine richtige Größe ausgebohrt und an den Seitenwänden auf die richtige Breite abgehobelt oder abgeschliffen ist. Die Räume, in welchen diese Füllblöcke liegen, werden also von den Segmenten iq und 20, von der Kolbenstange 10 und von dem Ringkragen 15 begrenzt. Wie groß auch der Druck ist, unter welchem der Ring beansprucht wird, es ist unmöglich, diese Klötze aus ihren Sitzen herauszupressen. In der Abnutzung des gesamten Packungsringes durch seitliche Bewegung der Kolbenstange 10 findet auch eine gleichförmige Abnutzung der Füllklötze statt. Sollte infolge der Weichheit des Metalles der Klötze das Metall dieser Klötze an der Innenkante des Ringes rascher abgerieben wenden als das Metall der Segmente, so erleichtert dies nur die Radialverschiebung der beweglichen Segmente oder die Zusammenziehung des Ringes, um die Kolbenstange weiterhin dicht zu umschließen. Da diese Füllklötze fest gepreßt sind, so leisten sie der Zusammenziehung des Ringes einen gewissen Widerstand und verringern dadurch die Abnutzung zwischen den einzelnen Segmenten und der Kolbenstange, um auf diese Weise die Lebensdauer der ganzen Packung zu verlängern, selbst wenn sehr hohe Drücke in Betracht kommen. Bei Flüssigkeiten oder Gasen von geringem Druck können diese Füllklötze weggelassen werden, da die Zungen 30 der Nut 31 genügen, um die Winkellbeziehung der einzelnen Teile beständig aufrechtzuerhalten. Wo die Klötze benutzt werden, muß jedoch deren Metall genügend weich sein, um das vollständige Eindrücken derselben bei der herrschenden Temperatur und unter dem Druck der Flüssigkeit in der Kammer 18 zu gestatten. Der Druck in dieser Kammer ist die Hauptkraft, die zum Verschließen des Packungsringes um die Stange 10 herum dient. Die Federn 29 werden nur benutzt, um die Segmente in Stellung zu halten, wenn die Kammer 18 drucklos wird. Unter gewissen Umständen können die Füllklötze 32 an Stelle der Zungen 30 und 31 benutzt werden, so 'daß selbst bei Weglassung der Zungen 30 und der Nut 31 die Winkelbeziehung der Segmente 19 und 20 aufrechterhalten wird.

Da die Segmente 19 und 20 weder abgebogen noch verdreht werden, solange die Zusammenziehung des Packungsringes vor sich geht, so können die sich berührenden Oberflächen der Segmente den dichten Anschluß stets ohne .Schwierigkeiten aufrechterhalten. Die Gefahr eines Leckens durch Druck oder Trennung der Segmente ist ausgeschlossen.

Claims (2)

Patent-An Sprüche:

1. Packungsring, bestehend aus sich in der Umfangsrichtung überlappenden Segmenten, von denen die inneren in Aussparungen der äußeren eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den benachbarten Teilen der Segmente verbleibende Spielraum durch Füllklötze (32) aus weichem Metall ausgefüllt ist, die durch vorstehende Wülste oder Ansätze (33. 34- 35) gegen Herauspressen gesichert sind.

2. Packungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den äußeren Segmenten (19) seitliche Nuten (31) vorgesehen sind, in welche seitliche Vorsprünge (30) der inneren Segmente (20) eingreifen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.