DE4338162A1

DE4338162A1 - Stuffing box connection

Info

Publication number: DE4338162A1
Application number: DE19934338162
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Ing Kaestner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-11-02
Filing date: 1993-11-02
Publication date: 1995-05-04

Abstract

The invention relates to a stuffing box connection, having at least one sealing ring which consists of a metal/material composite and is inserted, for example, as a chamber-forming ring in the stuffing box connection. The aim of the invention is to provide a stuffing box connection which has a longer service life. The intention here is to avoid premature wearing-out of the stuffing box connection. According to the invention, the metallic component of the sealing ring, which consists of a metal/material composite, is designed as a compression spring, with the result that the sealing ring can be deformed elastically in the axial direction. The metallic component can consist of a bent or profiled material. However, it is also possible to design it as a structural metal insert. To increase the elasticity, the respectively adjacent structural metal inserts may be laminated offset at a certain angle with respect to one another. A sealing ring of this type has a very high shearing resistance and ensures that the stuffing box connection has a good spring characteristic. This means that the stuffing box connection adjusts itself if fatigued and thereby automatically counteracts sag.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stopfbuchsverbindung, mindestens einen Dichtring aufweisend, der aus einem Metall-Werkstoff-Verbund besteht und beispielswei se als Kammerungsring in der Stopfbuchsverbindung eingesetzt wird.The invention relates to a stuffing box connection, at least one sealing ring having, which consists of a metal-material composite and, for example se is used as a chamber ring in the stuffing box connection.

Stopfbuchsverbindungen bestehen aus einer Vielzahl von Packungsringen, die sich einerseits am Dichtungsgehäuse und andererseits an einer bewegten Welle oder Stange dichtend anlegen, wobei mindestens ein Packungsring als Kamme rungsring ausgeführt ist.Stuffing box connections consist of a large number of packing rings on the one hand on the seal housing and on the other hand on a moving shaft or create a sealing bar, using at least one packing ring as a comb ring is executed.

Als Kammerungsringe für Stopfbuchspartien sind Graphitlamellen-Dichtringe bekannt, die aus in abwechselnder Folge aufeinandergestapelten Folienring scheiben aus Metall, insbesondere Edelstahl und Graphit, bestehen. So wird beispielsweise in der DE-OS 37 21 967 eine aus mehreren Packungsringen bestehende Stopfbuchsdichtung gezeigt, bei der mindestens einer der Packungsringe als Laminatring ausgeführt und aus geschichteten Ringscheiben aus einer Folie und expandiertem Graphit gepreßt ist. Ferner ist gemäß DE-OS 38 39 792 ein Stopfbuchs-Dichtungsring für die Abdichtung an axial bewegten Stangen oder rotierenden Wellen bekannt, bei dem die Folienscheiben einen unebenen Radialquerschnitt besitzen und in expandiertes Graphit eingelagert sind. Dadurch ist sein radialer Ringquerschnitt insgesamt durch axiale Kräfte veränderbar, so daß der Dichtring unabhängig von Fertigungstoleranzen auf funktionssichere Dichtweiten eingestellt sowie bei Verschleiß der sich bewegen den Bauteile nachgestellt werden kann. Die Profilierung der Folienscheiben gewährleistet ferner einen festen Verbund der Graphitlamellen mit den Metall folien. Der gleiche Effekt wird dadurch erreicht, daß aus der Metallfolie kleine Zungen, die an mindestens einer Seite noch mit der Folie verbunden sind, her ausgedrückt werden (DE U1 Gebrauchsmuster 89 15 328).Graphite lamellar sealing rings are used as chambering rings for stuffing box parts known from the stacked foil ring in an alternating sequence discs made of metal, especially stainless steel and graphite. So will for example in DE-OS 37 21 967 one of several packing rings existing gland seal shown, in which at least one of the Packing rings designed as a laminate ring and made of layered washers is pressed from a film and expanded graphite. Furthermore, according to DE-OS 38 39 792 a stuffing box sealing ring for sealing on axially moving Rods or rotating shafts known, in which the film discs unite have uneven radial cross-section and embedded in expanded graphite are. As a result, its radial ring cross section is a total of axial forces changeable so that the sealing ring regardless of manufacturing tolerances reliable sealing widths set as well as when they move the components can be adjusted. The profiling of the film discs also ensures a firm bond between the graphite flakes and the metal foils. The same effect is achieved in that small from the metal foil Tongues that are still connected to the film on at least one side can be expressed (DE U1 utility model 89 15 328).

Nachteilig ist allerdings, daß die Stopfbuchsverbindungen relativ schnell ermü den, dadurch undicht werden und nachgestellt werden müssen. Zum Nachstel len des radialen Ringquerschnitts sind an der Stopfbuchsverbindung zusätzliche Nachstelleinrichtungen vorgesehen.The disadvantage, however, is that the stuffing box connections tire relatively quickly the, thereby leaking and have to be adjusted. For dessert len of the radial ring cross section are additional to the stuffing box connection Adjustment devices provided.

Ziel der Erfindung ist es, eine Stopfbuchsverbindung zu schaffen, die eine höhere Lebensdauer besitzt. Hierbei soll ein vorschnelles Ermüden der Stopf buchsverbindung vermieden werden.The aim of the invention is to provide a gland connection, the one has a longer service life. Here, the stuffing is supposed to tire prematurely book connection can be avoided.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die metallische Kompo nente des aus einem Metall-Werkstoff-Verbund bestehenden Dichtringes als Druckfeder ausgebildet ist, so daß der Dichtring in axialer Richtung elastisch verformbar ist. According to the invention the object is achieved in that the metallic compo nente of the sealing ring consisting of a metal-material composite as Compression spring is formed so that the sealing ring is elastic in the axial direction is deformable.

Die metallische Komponente kann aus gebogenem oder profiliertem Material, ähnlich einem Federring, einer Feder- oder Zahnscheibe bestehen. Es ist aber auch möglich, die metallische Komponente als Strukturmetalleinlage auszubil den. Zur Erhöhung der Elastizität können die jeweils benachbarten Strukturme talleinlagen um einen bestimmten Winkel versetzt zueinander geschichtet sein. Als Dichtungsmaterial befindet sich zwischen den metallischen Komponenten Graphit. Es können aber auch andere Dichtungsmaterialien, wie z. B. PTFE, ver wendet werden. Dabei ist es unerheblich, ob der Dichtring als vorgepreßter bzw. verklebter Massivring oder als loser Verbund aus Einzelkreisringscheiben beste hend, die erst bei der Montage untereinander verpreßt werden, verbaut wird.The metallic component can be made of curved or profiled material, similar to a spring washer, a spring washer or toothed washer. But it is also possible to train the metallic component as a structural metal insert the. The neighboring structures can be used to increase the elasticity talle inserts offset from each other by a certain angle. As a sealing material is between the metallic components Graphite. But other sealing materials, such as. B. PTFE, ver be applied. It is irrelevant whether the sealing ring is pre-pressed or glued solid ring or as a loose combination of single circular washers the best hend, which are pressed together only during assembly, is installed.

Ein in dieser Weise abwechselnd aus Weichstoffkreisringscheiben und profilier ten bzw. Strukturmetallringscheiben ausgebildeter Packungsring besitzt eine sehr hohe Scherfestigkeit und gewährleistet ein gutes Federverhalten der Stopf buchsverbindung. Das bedeutet, daß sich die Stopfbuchsverbindung bei Ermü dung selbst nachstellt und dadurch Relaxationserscheinungen selbständig ent gegenwirkt. Das eben beschriebene Rückfederverhalten ist dem einer Feder säule mit unterschiedlicher Tellerfederdicke vergleichbar. Gerade diese, für die Sicherheit von Stopfbuchsverbindungen gegen Undichtigkeiten wesentliche Eigenschaft wird von Anlagenbetreibern immer häufiger gefordert. Bisher wurde dieser Forderung durch die Anordnung zusätzlicher nachstellbarer Federsäulen entsprochen. Dabei handelt es sich um relativ aufwendige und teuere Konstruk tionen, die nunmehr durch Verwendung der erfindungsgemäßen Stopfbuchsver bindung bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen entfallen können.An alternating in this way from soft circular washers and profiling Packing ring designed or structured metal ring disks has a very high shear strength and ensures good spring behavior of the stuffing book connection. This means that the gland connection at Ermü replication itself and thereby independently relaxation symptoms counteracts. The spring-back behavior just described is that of a spring pillar with different disc spring thickness comparable. These, for whom Security of stuffing box connections against leaks essential Property operators are increasingly demanding property. So far this requirement by the arrangement of additional adjustable spring columns met. This is a relatively complex and expensive construction tions, now using the stuffing box according to the invention loyalty can be omitted in a variety of applications.

Nachfolgend soll die Wirkungsweise der Erfindung am Beispiel eines Dichtrin ges mit gereckter Strukturmetalleinlage erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe mode of operation of the invention is illustrated below using the example of a sealing ring are explained with stretched structural metal insert. In the associated Show drawing

Fig. 1 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Dichtringes einer Stopfbuchsver bindung, Fig. 1 binding the structure of a sealing ring according to the invention a Stopfbuchsver,

Fig. 2 die Darstellung des Versatzes der Strukturmetalleinlagen des Dichtringes, Fig. 2 is an illustration of the displacement of the structure of metal inserts of the sealing ring,

Fig. 3 einen gefertigten Dichtring im vorverdichteten Zustand, Fig. 3 shows a manufactured sealing ring in the precompressed state,

Fig. 4 den Dichtring unter Belastung und Fig. 4 shows the sealing ring under load and

Fig. 5 den Prinzipaufbau einer Stopfbuchsverbindung. Fig. 5 shows the basic structure of a stuffing box connection.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen, besteht der Dichtring im vorliegenden Beispiel aus abwechselnd geschichteten Strukturmetallkreisringscheiben 1, Reingraphitkreis ringscheiben 2 und jeweils zu den Strukturmetallkreisringscheiben 1 benachbar ten Strukturmetallkreisringscheiben 3, die bezüglich ihrer Hauptverformungsrich tung, im vorliegenden Beispiel bezüglich ihrer gereckten Ebene, um 90° zu ihren benachbarten Strukturmetallkreisringscheiben 1 versetzt angeordnet sind. Die Hauptverformungsrichtung der Strukturmetallkreisringscheibe 1 und 3 sind für einen kleinen Ausschnitt dx in Fig. 2 durch Pfeile dargestellt. As seen from Fig. 1, the sealing ring in the present example is composed of alternately laminated structure of metal annular discs 1, pure graphite annular disks 2 and respectively to the structure metal annular discs 1 benachbar th structure metal annular discs 3, the finishing of their principal strain Rich respect, in the present example with respect to their stretched plane by 90 ° are arranged offset to their adjacent structural metal ring disks 1 . The main direction of deformation of the structural metal circular disk 1 and 3 is represented by arrows for a small section dx in FIG. 2.

Die Strukturmetallkreisringscheiben 1 und 3 werden vorteilhafterweise aus einer strukturierten Metallplatte ausgestanzt. Nach dem Ausstanzen erfahren diese Strukturmetallkreisringscheiben 1 und 3 infolge des sich neu einstellenden Span nungszustandes Verwerfungen in der Senkrechten zur gereckten Ebene. Diese Verwerfungen sind gewollt und aus Fig. 3 erkennbar. In ihrer gegensätzlich gewölbten Anordnung sind sie mit einer speziellen Tellerfederanordnung ver gleichbar.The structural metal ring disks 1 and 3 are advantageously punched out of a structured metal plate. After punching out, these structural metal ring disks 1 and 3 experience warpage in the perpendicular to the stretched plane as a result of the newly occurring tension state. These faults are deliberate and can be seen in FIG. 3. In their oppositely curved arrangement, they can be compared with a special plate spring arrangement.

Die Bestandteile des Dichtringes sind verdichtet und bilden einen festen Ver bund, wobei die Reingraphitringscheiben 2 in die Zwischenräume der Struktur metallkreisringscheiben 1 bzw. 3 eingedrungen sind, die Strukturmetallkreisring scheiben 1, 3 jedoch nicht verformt wurden.The components of the sealing ring are compressed and form a solid Ver bund, wherein the pure graphite washers 2 have penetrated into the interstices of the structure of metal ring washers 1 and 3 , but the structural metal ring washers 1 , 3 have not been deformed.

Der in Fig. 3 dargestellte Dichtring besteht aus insgesamt elf Schichten, d. h. aus drei Strukturmetallkreisringscheiben 1, deren Streckrichtung parallel, und zwei Strukturmetallkreisringscheiben 3, deren Streckrichtung senkrecht zur Darstel lungsebene verläuft. Zwischen den Strukturmetallkreisringscheiben 1 und 3 befindet sich jeweils eine Reingraphitringscheibe 2. Deckschicht 4 sowie Unter schicht 5 bestehen ebenfalls aus Reingraphit.The sealing ring shown in Fig. 3 consists of a total of eleven layers, that is, three structural metal ring disks 1 , the direction of stretching parallel, and two structural metal ring disks 3 , the direction of stretching perpendicular to the presen- tation plane. A pure graphite ring washer 2 is located between the structural metal ring washers 1 and 3 . Cover layer 4 and sub-layer 5 also consist of pure graphite.

Erfährt der so aufgebaute Dichtring im Einbauzustand eine Belastung F, so wer den, wie aus der linken Ansicht der Fig. 4 ersichtlich, die Verwerfungen der Struk turmetallkreisringscheiben 1 und 3 abgeplattet. Die nichtmetallischen Dichtungs scheiben, im vorliegenden Beispiel die Reingraphitringscheibe 2, drücken sich weiter in die Zwischenräume der Strukturmetallkreisringscheiben 1 und 3 ein. Bei weiterer Zunahme der Belastung F federn dann schließlich auch die aus der Ebene hervortretenden Strukturelemente der Strukturmetallkreisringscheiben 1 und 3 in die ihnen gegenüberliegenden Fehlstellen der jeweils benachbarten Strukturmetallkreisringscheiben 1 bzw. 3 ein.The sealing ring thus constructed experiences a load F in the installed state, so who, as can be seen from the left view in FIG. 4, flattened the faults of the structural metal ring disks 1 and 3 . The non-metallic sealing washers, in the present example the pure graphite washer 2 , press further into the spaces between the structural metal washers 1 and 3 . Upon further increase in the load F then, finally, the protruding out of the plane structure elements of the structure metal annular discs 1 and 3 in the opposite them voids of the adjacent structural metal annular disks 1 and 3, a spring.

Fig. 5 zeigt den Prinzipaufbau einer erfindungsgemäßen Stopfbuchsverbindung mit zwei Dichtringen 6, zwischen denen ein Packungsring 7 eingekammert ist. Geht die Belastung F durch Spannungsrelaxation des Packungsringes 7 verlo ren, so wird, wie die rechte Ansicht der Fig. 4 zeigt, in gleichem Maße die Rück federung aus der elastischen Verformung der Strukturmetallkreisringscheiben 1 bzw. 3 wirksam und dadurch die Entlastung kompensiert. Der Betrag der Rückfe derung ist mit Δs gekennzeichnet. Fig. 5 shows the basic structure of a stuffing box connection according to the invention with two sealing rings 6 , between which a packing ring 7 is chambered. If the load F is lost due to stress relaxation of the packing ring 7 , then, as the right-hand view of FIG. 4 shows, the resilience from the elastic deformation of the structural metal annular disks 1 and 3 is effective to the same extent, thereby compensating for the relief. The amount of the feedback is marked with Δs.

Die Dichtungsringe 6 verlieren auch bei hohen Beanspruchungen der Stopf buchsverbindung ihre elastischen Eigenschaften nicht, da beim gegenseitigen Einfedern der Strukturmetallkreisringscheiben 3 in die Zwischenräume der benachbarten Strukturmetallkreisringscheiben 1 aufgrund der sehr kurzen Bie gelängen plastische Verformungen weitestgehend ausgeschlossen sind.The sealing rings 6 not lose, even at high loads of stuff book link their elastic properties because gelängen plastic deformations are largely prevented the mutual compression of the structure metal annular disks 3 in the spaces between the adjacent structural metal annular disks 1 due to the very short Bie.

Claims

1. stuffing box connection, having at least one sealing ring which consists of a metal-material composite, characterized in that the metallic component is designed as a compression spring.

2. stuffing box connection according to claim 1, characterized by that the metallic component from curved, profiled or structure metal inserts.

3. stuffing box connection according to claim 1 and 2, characterized by that the respective adjacent metallic components by a certain th angle are layered offset from one another.