DE4016541C2 - Stopfbuchsdichtungspackung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stopfbuchsdichtungspackung mit aktiven Dichtungsringen, welche in einer Stopfbuchsdichtungsaufnahme angeordnet sind, in Form von einem Packungsdichtungsring, einem Grundring und einem Deckring sowie mit passiven Stopfbuchsringen, wobei die Packung in der Stopfbuchsdichtungsaufnahme mit Hilfe einer zugeordneten Brille einer axialen Druckkraft unterworfen wird und eine Federeinrichtung vorgesehen ist. Die Stopfbuchsdich­ tungspackung dichtet gegen eine Welle, eine Stange, eine Spindel oder dergleichen. Sie ist insbesondere für Armaturen bestimmt. Die Federeinrichtung erfüllt eine besondere Funktion. Sie dient unter anderem dazu, Spannungen aus behinderter Wärmedehnung in Gren­ zen zu halten, wenn die Armatur und damit die Stopfbuchsdich­ tungspackung entsprechende Temperaturbeanspruchungen erfährt. Die Federeinrichtung hat häufig auch die Aufgabe, die erforderlichen Spannungen in der Packung ausreichend aufrechtzuerhalten, die sich anders durch Masseverluste verringern könnten. Aktive Packungsdichtungsringe sind solche, die eine Abdichtungsfunktion im dichtungstechnischen Sinne erfüllen. Passive Stopfbuchsringe bezeichnet solche, die für zusätzliche Funktionen erforderlich sind, an der Abdichtung im dichtungstechnischen Sinne jedoch nicht teilhaben. Solche passiven Stopfbuchsringe sind beispielsweise Stopfbuchslaternen und Distanzhülsen. Stopfbuchs­ laternen dienen zur Zu- bzw. Abfuhr von Hilfsmedien. Distanzhülsen findet man zunehmend bei Armaturen mit konstruktiv bedingt tiefer Stopfbuchse, in der z. B. zwölf Packungsringe untergebracht werden, wenn davon auch nur beispielsweise fünf als aktive Packungsdichtungsringe wirken.

Bei der aus der Praxis bekannten Stopfbuchsdichtungspackung be­ steht die Federeinrichtung aus mechanischen Federn, zumeist aus Stahlfedern in Form von Schraubenfedern, Tellerfedern und der­ gleichen. Diese sind zumeist unter den Spannschrauben angeordnet und werden mit der Brille angezogen. Das ist aufwendig. Im übrigen bilden die aktiven Dichtungsringe zumeist eine Packung aus einer Vielzahl von Packungsdichtungsringen, die unter dem Einfluß der axialen Druckkraft eine radiale Verformung und Verspannung erfahren und dadurch abdichtend wirken. Diese Radialverspannung ist ein mechanisch komplexes Problem. In der Praxis entziehen sich bei solchen Stopfbuchsdichtungsanordnungen die radiale Verspannung der einzelnen Packungsdichtungsringe und damit deren Dichtwirkung der exakten Prognose. Der Versuch, die Dichtwirkung durch eine Erhöhung der Anzahl der eingesetzten Packungsdichtungsringe zu verbessern, scheitert.

In der DE-AS 14 75 736 sind Stopfbuchspackungen beschrieben, bei denen aktive Dichtungsringe und passive Stopfbuchsringe abwechselnd angeordnet sind und wobei die passiven Stopftuchsringe ein Radialspiel aufweisen. Die aktiven Dichtungs­ ringe sind weich ausgeführt und die passiven Stopfbuchsringe sind hart ausgeführt. Die harten passiven Stopfbuchsringe sind nicht verformbar, sondern dienen lediglich dazu, ihrerseits die weichen aktiven Dichtungsringe beim Anzug der Brille zu verformen und so deren Dichtwirkung zu verbessern. Eine Federeinrichtung ist bei diesen Stopfbuchspackungen nicht vorgesehen. Der Druck auf die Dichtungsringe und damit auch die axiale Kraftwirkung mittels der Brille nimmt durch Relaxationserscheinungen, Abnutzungser­ scheinungen oder dergleichen bei den verformbaren Dichtungsringen mit der Zeit ab, so daß sich die Dichtwirkung verschlechtert. Um diesem Prozeß entgegenzuwirken, muß die Packung bzw. die Brille nachgezogen werden, was aufwendig ist.

Aus der DE-PS 1 27 682 ist eine zusammengesetzte Stopfbuchspackung mit abwechselnd angeordneten aktiven Dichtungsringen aus zwei verschiedenen Werkstoffen, nämlich einerseits aus Graphitringen und andererseits aus Hanf, Baumwolle und dergleichen, bekannt. Passive Stopfbuchsringe oder eine Federeinrichtung sind bei dieser bekannten Stopfbuchspackung nicht vorgesehen. Diese bekannten Stopfbuchspackungen weisen deshalb die oben geschilderten Nachteile hinsichtlich des Nachlassens der axialen Kraftwirkung durch die Brille und hinsichtlich einer Verschlechterung der Dichtwirkung auf. Auch aus der DE-PS 9 12 883 ist eine Stopfbuchsdichtungspackung mit ausschließlich aktiven Dichtungsringen bekannt. Dabei werden Textil-Talg-Ringe in dem Stopfbuchsraum oben und unten von einem elastischen Grundring bzw. von einem elastischen Deckring eingeschlossen, die eine dichtende Wirkung ausüben und den Austritt von Talgmasse verhindern. Bei angezogener Brille wird durch den Gegendruck der inkompressiblen Textil-Talg-Ringe in axialer Richtung eine in radialer Richtung wirkende Kraft im Bereich von Grund- und Deckring und somit eine Verbesserung der Dichtwirkung von Grund- und Deckring bewirkt. Passive Stopfbuchsringe oder eine zusätzliche Federeinrichtung sind bei dieser Stopfbuchspackung nicht vorgesehen. Es ergeben sich daher auch hier die oben geschilderten Nachteile hinsichtlich Dichtwirkung bzw. Langzeitdichtheit. Aus der US-PS 1 467 113 ist ebenfalls eine Stopfbuchspackung mit ausschließlich aktiven Dichtungsringen, die eine elastische Verformbarkeit aufweisen, bekannt. Die Dichtungsringe zeichnen sich durch eine besondere Formgebung mit einem unteren rechteckförmigen Abschnitt und einem oberen kreisförmig gewölbten Abschnitt aus und weisen besondere Eigenschaften aufgrund von strukturmäßig unterschiedlichen Bereichen innerhalb der Ringe auf. Die elastisch verformbaren aktiven Dichtungsringe werden mit Hilfe einer Brille gespannt. Passive Stopfbuchsringe oder eine Federeinrichtung sind auch hier nicht vorgesehen, so daß sich auch für diese Stopfbuchspackung die oben geschilderten Nachteile hinsichtlich eines allmählichen Nachlassens der Dichtwirkung einstellen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Stopfbuchsdichtungspackung des eingangs beschriebenen grundsätz­ lichen Aufbaus zu schaffen, bei der eine Federeinrichtung in Form von metallischen Schraubenfedern oder Tellerfedern nicht mehr erforderlich ist, bei der jedoch die eingangs beschriebene Funktion der Federeinrichtung nichtsdestoweniger gewährleistet ist und bei der die auf der radialen Verspannung beruhende Dichtwirkung sehr exakt einstellbar ist und über eine lange Standzeit erhalten bleibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, eine Stopfbuchs­ dichtungspackung mit aktiven Dichtungsringen, welche in einer Stopfbuchsdichtungsaufnahme angeordnet sind, in Form von einem Packungsdichtungsring, einem Grundring und einem Deckring, und mit einer Federeinrichtung aus passiven Stopfbuchsringen, welche aus einem Dichtungswerkstoff bestehen, der ein federelastisches Arbeitsvermögen aufweist, wobei die passiven Stopfbuchsringe mit ausreichendem Radialspiel in die Stopfbuchsdichtungsaufnahme axialkraftübertragend eingesetzt sind und die aufeinanderliegend angeordneten passiven Stopfbuchsringe in abwechselnder Folge zur Wand der Stopfbuchsdichtungsaufnahme hin ein radiales Außenspiel bzw. ein radiales Innenspiel aufweisen, wobei die Packung in der Stopfbuchsdichtungsaufnahme mit Hilfe einer zugeordneten Brille einer axialen Druckkraft unterworfen wird. Für die passiven Stopf­ buchsringe können die verschiedensten Dichtungswerkstoffe eingesetzt werden, soweit sie ein federelastisches Arbeitsvermögen aufweisen. Bewährt hat sich eine Ausführungsform, bei der diese passiven Stopfbuchsringe aus Dichtungsgraphit bestehen. Darunter wird insbesondere verdichteter expandierter Graphit verstanden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die passiven Stopfbuchsringe als Schichtpreßringe aus Graphitschichten und Metallschichten, insbesondere Metallfolienschichten, aufgebaut sind.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß Stopfbuchsringe aus einem Dichtungswerkstoff bei einer Stopfbuchsdichtungspackung des beschriebenen Aufbaus als Federeinrichtung wirken können, wenn sie in der beschriebenen Weise als passive Stopfbuchsringe eingesetzt sind, und zwar so, daß ihr federelastisches Verhalten nicht gestört wird. Dazu ist ein ausreichendes Radialspiel einzurichten. Dabei ist darauf zu achten, daß eine störende radiale Verspannung gegen die Welle, Stange oder Spindel nicht eintritt. Zu einer definierten Einrichtung des Radialspiels kommt man dadurch, daß die passiven Stopfbuchsringe aufeinanderliegend angeordnet sind und in abwechselnder Folge zur Wand der Stopfbuchsdichtungsaufnahme hin ein radiales Außenspiel bzw. zur Welle, Stange oder Spindel ein radiales Innenspiel aufweisen. Wird mit den üblichen Dichtungswerkstoffen gearbeitet, die ein federelastisches Arbeitsvermögen aufweisen, so kommt man bereits zu einer Ausführungsform, bei der die beschriebene Federwirkung über eine lange Zeitspanne wirksam ist. Die Ausführungsform der Erfindung, die Dichtungsgraphit und insbesondere Schichtpreßringe des beschriebenen Aufbaus verwendet, zeichnet sich darüber hinaus auch in einem weiten Temperaturbereich durch eine erstaunlich lange Standzeit aus. Stets werden die einleitend angegebenen Federfunktionen definiert erfüllt. Die als Federeinrichtung eingesetzten Stopfbuchsringe können in der Packung auch formschlüssig verbunden sein. Eine sehr definierte Einstellung der radialen Verspannung und dadurch der Dichtwirkung wird dadurch erreicht, daß die aktiven Dichtungsringe eine Packung aus einem einzigen Packungsdichtring, einem einzigen Grundring und einem einzigen Deckring bilden. Hier wirken die passiven Stopfbuchsringe mit ihrem federelastischen Arbeitsvermögen unmittelbar auf die Packung, wobei sich Verspannungsverhältnisse einstellen, die durch Reibung der aktiven Dichtungsringe an der Wand der Stopfbuchsdichtungsaufnahme bzw. an der zugeordneten Welle, Stange oder Spindel nicht mehr störend beeinträchtigt sind.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten bezüglich der weiteren Ausbildung und Gestaltung. Im Rahmen der Erfindung können die Stopfbuchsringe, bezogen auf die Packung, einseitig angeordnet sein und gleichsam einseitig auf die aktiven Dichtungsringe wirken. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die aktiven Dichtungsringe gleichsam federnd aufgehängt, und zwar dadurch, daß die passiven Stopfbuchsringe in bezug auf das Aggregat aus den aktiven Dichtungsringen symmetrisch angeordnet sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Stopfbuchsdichtungspackung im montierten Zustand,

Fig. 2 entsprechend der Fig. 1 einen anderen Aufbau einer erfindungsgemäßen Stopfbuchsdichtungspackung.

Die in den Figuren dargestellte Stopfbuchsdichtungspackung 1 ist insbesondere für Armaturen bestimmt und dichtet gegen Wellen 2, Stangen, Spindeln und dergleichen. In ihrem grundsätzlichen Aufbau besteht sie aus in einer Stopfbuchsdichtungsaufnahme 3 angeordneten aktiven Dichtungsringen 4 in Form von zumindest einem Packungsdichtungsring 4a, zumindest einem Grundring 5 und/oder zumindest einem Deckring 6 sowie mit passiven Stopfbuchsringen 7. Die Packung 1 ist in der Stopfbuchsdichtungsaufnahme 3 mit Hilfe einer zugeordneten Brille 8 einer axialen Druckkraft unterworfen. Im übrigen ist eine Federeinrichtung vorgesehen.

Die Federeinrichtung besteht aus passiven Stopfbuchsringen 7 aus einem Dichtungswerkstoff, der vorzugsweise warmfest und tempera­ turbeständig ausgewählt ist. Der Dichtungswerkstoff ist so gewählt, daß er ein federelastisches Arbeitsvermögen aufweist. Die passiven Stopfbuchsringe 7 sind mit ausreichendem Radialspiel S in die Stopfbuchsdichtungsaufnahme 3 axialkraftübertragend eingesetzt. Das bedeutet, daß praktisch nur die Axialkraft übertragen wird. Die passiven Stopfbuchsringe 7 mögen im Ausführungsbeispiel aus Dichtungsgraphit bestehen. Vorzugsweise handelt es sich bei diesen passiven Stopfbuchsringen 7 um Schichtpreßringe aus Graphitschichten und Zwischenschichten aus Metall, wobei die Metallschichten beispielsweise aus sehr dünnen Blechen oder Folien aus nicht rostendem Stahl bestehen.

In den Figuren erkennt man, daß die passiven Stopfbuchsringe 7 aufeinanderliegend angeordnet sind und in abwechselnder Folge zur Wand der Stopfbuchsdichtungsaufnahme 3 hin ein radiales Außenspiel S bzw. zur Welle 2, Stange oder Spindel hin ein radiales Innenspiel S aufweisen. Insoweit wird auch auf den vergrößerten Ausschnitt verwiesen, der in Fig. 1 eingezeichnet wurde. Die Fig. 2 macht deutlich, daß die passiven Stopfbuchsringe 7 in bezug auf das Aggregat aus den aktiven Dichtungsringen 4 symmetrisch angeordnet ist.

Claims (5)

1. Stopfbuchsdichtungspackung (1)
mit aktiven Dichtungsringen (4), welche in einer Stopfbuchs­ dichtungsaufnahme (3) angeordnet sind, in Form von einem Packungsdichtungsring (4a), einem Grundring (5) und einem Deckring (6), und
mit einer Federeinrichtung aus passiven Stopfbuchsringen (7), welche aus einem Dichtungswerkstoff bestehen, der ein feder­ elastisches Arbeitsvermögen aufweist,
wobei die passiven Stopfbuchsringe (7) mit ausreichendem Radialspiel (S) in die Stopfbuchsdichtungsaufnahme (3) axialkraftübertragend eingesetzt sind und die aufeinanderliegend angeordneten passiven Stopfbuchsringe (7) in abwechselnder Folge zur Wand der Stopfbuchsdichtungsaufnahme (3) hin ein radiales Außenspiel (S) bzw. ein radiales Innenspiel (S) aufweisen,
wobei die Packung (1) in der Stopfbuchsdichtungsaufnahme (3) mit Hilfe einer zugeordneten Brille (8) einer axialen Druckkraft unter­ worfen wird.

2. Stopfbuchsdichtungspackung nach Anspruch 1, wobei die passiven Stopfbuchsringe (7) aus Dichtungsgraphit bestehen.

3. Stopfbuchsdichtungspackung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die passiven Stopfbuchsringe (7) als Schichtpreßringe aus Graphit- und Metallschichten aufgebaut sind.

4. Stopfbuchsdichtungspackung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die passiven Stopfbuchsringe (7) in bezug auf das Aggregat aus den aktiven Dichtungsringen (4) symmetrisch angeordnet sind.

5. Stopfbuchsdichtungspackung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Packungsdichtungsring (4a) als Graphit-Wickelpreßring, Graphit-Flockenpreßring, massiver Ring aus Polytetrafluorethylen oder als geflochtener Ring ausgeführt ist.