DE4411613A1

DE4411613A1 - Stuffing box packing for sealing housing and spindle

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Publication number: DE4411613A1
Application number: DE19944411613
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-04-02
Filing date: 1994-04-02
Publication date: 1995-10-05

Abstract

The packing is for sealing a housing (2) and a spindle (1) which is pressed axially by a gland (3). Radial compression directly proportional to the sealing pressure is exerted by a pressure-transmitter (7). The distance between the membrane (50) and housing when the compartment (1) is subjected to a vacuum is equal or approximately nil. Sealing elements (5) are provided which consist of at least two rod packing flange segments which can each produce a continuous sealing line inside and out by overlaps. Two double spiral shaped sealing elements with trapezoid cross section consist of a hollow cylinder.

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verfahrensbedingte Nachteile einer Stopfbuchsabdichtung zu vermeiden.The invention has for its object a process-related disadvantages Avoid stuffing box sealing.

Stopfbuchsabdichtungen haben die Aufgabe, zwei zueinander axial bewegliche Teile während der Bewegung und im statischen Zustand gegeneinander abzudichten. Das abzudichtende Medium kann alle Aggregatzustände und Mischformen aufweisen. Ganz erheblichen Einfluß auf die Dichteigenschaften hat ebenfalls die Betriebstemperatur. Nichtlinearitäten des bewegten Teiles hinsichtlich der Übereinstimmung der rotationssymmetrischen Achse mit der Bewegungsachse und Durchmesserveränderungen entlang dieser Achse, sowie Temperaturveränderungen spielen eine entscheidende Rolle für das Langzeitdichtverhalten der Abdichtung, auch in Abhängigkeit von der Anzahl der Relativbewegungen.Stuffing box seals have the task of two parts that are axially movable with respect to one another to seal against each other during the movement and in the static state. The medium to be sealed can have all physical states and mixed forms. The also has a very considerable influence on the sealing properties Operating temperatur. Nonlinearities of the moving part with respect to the Agreement of the rotationally symmetrical axis with the movement axis and Changes in diameter along this axis, as well as changes in temperature play a vital role in the long-term sealing behavior of the waterproofing, too depending on the number of relative movements.

Ein grundsätzlicher Nachteil von Stopfbuchsabdichtungen ist, daß die Dichtelemente mittels, von außen aufgebrachter, axialer Pressung verformt werden müssen, damit radiale Pressungen erzeugt werden können. Je nach Materialeigenschaften der Dichtelemente (elastisches Verformungsverhalten, Homogenität) werden die Axialbelastungen umgesetzt. Die Reibung zwischen den Dichtelementen einerseits und den abzudichtenden Teilen andererseits verhindert jedoch, daß alle Dichtelemente gleiche radikale Pressungen erfahren. Die axiale Pressung (und proportional auch die radiale Pressung nimmt von der Einleitung der Axialkraft in Richtung des abzudichtenden Mediums exponentiell ab. Damit ist die Länge der Stopfbuchsabdichtung und die Anzahl der Dichtelemente begrenzt, wenn man ausschließlich elastische, d. h. reversible Verformungen der Dichtelemente erzeugen will. Plastische Verformungen der Dichtelemente haben zudem den Nachteil des nichtlinearen Anstieges der erforderlichen Kraft zur Überwindung der Stopfbuchsreibung. Die Maximalpressung entsteht an der medienabgewandten Seite der Abdichtung und kann somit, zumindest nicht dauerhaft, das Eindringen von Medienbestandteilen in begrenzte Zonen der Abdichtung verhindern. Damit ist erhöhter Verschleiß der elastischen Dichtelemente und des bewegten Teils unvermeidbar, wenn das Betriebsmedium selbst oder Teile von ihm abrasiv wirken.A fundamental disadvantage of stuffing box seals is that the sealing elements must be deformed by means of axial pressure applied from the outside, so that radial pressures can be generated. Depending on the material properties of the Sealing elements (elastic deformation behavior, homogeneity) are the Axial loads implemented. The friction between the sealing elements on the one hand and the parts to be sealed, on the other hand, prevent all Sealing elements experience the same radical pressures. The axial pressure (and The radial pressure also increases proportionally from the introduction of the axial force Direction of the medium to be sealed exponentially. So that's the length of the Gland sealing and the number of sealing elements are limited if one exclusively elastic, d. H. Generate reversible deformations of the sealing elements want. Plastic deformations of the sealing elements also have the disadvantage of nonlinear increase in the force required to overcome the Stuffing book friction. The maximum pressure occurs on the side facing away from the media the seal and thus, at least not permanently, the penetration of Prevent media components in limited areas of the seal. So that is increased wear of the elastic sealing elements and the moving part unavoidable if the operating medium itself or parts of it have an abrasive effect.

Stopfbuchsabdichtungen werden immer entsprechend der zu widerstehenden Druckdifferenz vorgespannt, unabhängig davon, ob der Druckgradient auch ständig vorliegt und sind deshalb auch immer maximalen Verschleißbedingungen ausgesetzt.Gland seals are always made according to the to be resisted Prestressed pressure difference, regardless of whether the pressure gradient is also constant is present and is therefore always exposed to maximum wear conditions.

Alle vorgenannten Nachteile zu vermeiden oder zu vermindern, ist Gegenstand der Erfindung und wird durch den kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst.Avoiding or reducing all of the aforementioned disadvantages is the subject of Invention and is solved by the characterizing part of the main claim.

Es ist möglich durch die vorgeschlagenen Konstruktionen den Nachteil des Umweges der Axialverpressung von Dichtelementen, um eine radiale Pressung zu erzeugen, größtenteils zu vermeiden. Das erreicht man durch einen Stopfbuchsraum, der im Kontaktbereich mit den Dichtelementen radial veränderbar ist und mit einem Druck beaufschlagt wird, der dem abzudichtenden Druck proportional ist. Dazu ist der Druck zu übersetzen.It is possible through the proposed constructions the disadvantage of a detour the axial pressing of sealing elements in order to generate a radial pressing, to be largely avoided. This is achieved through a stuffing box room, which is located in the Contact area with the sealing elements is radially changeable and with a pressure is applied, which is proportional to the pressure to be sealed. This is the pressure to translate.

Eine Möglichkeit dazu ist in DT 19 03 852 beschrieben. Das Übersetzungsverhältnis hängt von den Formänderungswiderständen der zu verformenden Materialien ab. Eine axiale Pressung ist nur für die Erzeugung einer radialen Mindestpressung erforderlich, um den Anfangskontakt der Dichtelmente herzustellen. One way of doing this is described in DT 19 03 852. The Gear ratio depends on the resistance to deformation deforming materials. An axial pressure is only for the generation of one radial minimum pressure required to make the initial contact of the sealing elements to manufacture.

Auf axiale Pressung ist vollkommen zu verzichten, wenn die radikale Pressung immer ein Mindestmaß beträgt. Das kann durch Federelemente im Druckübersetzer erfolgen, die immer einen Mindestdruck an dessen Ausgang bewirken. Mit Erhöhung des abzudichtenden Druckes wird proportional die radiale Pressung aller Dichtelemente gesteigert, unabhängig von deren Längsposition in Richtung der Bewegungsachse.There is no need for axial pressure if the radical pressure always is a minimum. This can be done using spring elements in the pressure intensifier, that always cause a minimum pressure at its outlet. With increasing the the pressure to be sealed is proportional to the radial pressure of all sealing elements increased, regardless of their longitudinal position in the direction of the movement axis.

Um eine ausreichende radiale Verformbarkeit der Dichtelemente und deren Relativbewegung untereinander zu ermöglichen, sind die Dichtelemente überlappend geteilt und mit Zwischenringen versehen, die eine radiale Bewegung ohne große Reibungsverluste möglich macht.To ensure sufficient radial deformability of the sealing elements and their The sealing elements are overlapping to enable relative movement to one another divided and provided with intermediate rings that allow a radial movement without great Makes friction losses possible.

Damit ist die Länge der Stopfbuchsabdichtung und mit ihr die Anzahl der Dichtelemente nicht mehr relevant, ebenso wie Formabweichungen des bewegten Teils.This is the length of the gland seal and with it the number of Sealing elements are no longer relevant, as are deviations in shape of the moving Part.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß mehrere konzentrische Dichtringe, die im Normalfall ohne Zwischenringe übereinanderliegend im Stopfbuchsraum verpreßt werden, zu je zwei endlosen, spiralförmigen Dichtelementen zusammengefaßt sind. Dabei ist von besonderer Bedeutung, daß sie insgesamt aus einem Körper gefertigt werden, der einen Hohlzylinder aus dem Dichtungsmaterial darstellt. Der Außendurchmesser dieses Hohlzylinders ist kleiner, als der Innendurchmesser des Stopfbuchsraumes, analog ist der Innendurchmesser des Hohlzylinders größer, als der Außendurchmesser des bewegten, abzudichtenden Teils. Beim Trennvorgang wird mittels sehr schmaler Trennfugen, die leicht durch einphasiges Hochdruckwasserstrahlschneiden erzeugt werden können, eine Doppelspirale erzeugt, deren Bestandteile trapezförmige Querschnitte in spiegelbildlicher, alternierender Querschnittsanordnung aufweisen. Wird diese Anordnung, unter Berücksichtigung einer umfänglichen Beweglichkeit, axial verpreßt, um eine Mindestpressung an den abzudichtenden Teilen zu erzeugen, ergeben sich wechselseitige Spalte innen und außen und eine radiale Beweglichkeit im abgedichteten Zustand. Eine oben beschriebene Anordnung erzeugt gemäß dem Betriebsdruck eine proportionale, radiale Pressung.Another feature of the invention is that a plurality of concentric sealing rings in the Usually crimped in the stuffing box area without intermediate rings are combined to form two endless, spiral sealing elements. It is particularly important that they are made from a single body which is a hollow cylinder made of the sealing material. Of the The outside diameter of this hollow cylinder is smaller than the inside diameter of the Stuffing box, analogously, the inner diameter of the hollow cylinder is larger than the outside diameter of the moving part to be sealed. During the separation process by means of very narrow parting lines, which are easy due to single-phase High pressure water jet cutting can be generated using a double spiral generated, whose components trapezoidal cross-sections in mirror-image, have alternating cross-sectional arrangement. Will this arrangement, under Consideration of extensive mobility, axially compressed to a The result is a minimum pressure on the parts to be sealed mutual gaps inside and outside and radial mobility in the sealed Status. An arrangement described above produces one according to the operating pressure proportional radial pressure.

Eine Verwendung von einzelnen, konzentrischen Ringen mit spiegelbildlichen, trapezförmigen Querschnitten, mit dem Ziel, wechselseitig innen und außen abzudichten, ist ebenfalls möglich.Use of individual, concentric rings with mirror-image, trapezoidal cross-sections, with the aim of alternating inside and outside Sealing is also possible.

Eine grundsätzliche Verbesserung der Dichtkraftkennlinie ist dadurch möglich, daß im Stopfbuchsgrund, d. h. auf der medienzugewandten Seite, elastische Elemente angeordnet werden, deren Spannungszustand die radiale Pressung dort entscheidend positiv beeinflußt.A fundamental improvement of the sealing force characteristic is possible in that Gland bottom, d. H. on the media side, elastic elements be arranged, the stress state of the radial pressure there decisive positively influenced.

Zwischenringe mit keilförmigem Querschnitt bewirken eine einseitige Abdichtung am dynamischen Teil der Dichtungskombination. Das setzt voraus, daß das Dichtelement am Stopfbuchsgrund keine Hinterwanderung durch das Betriebsmedium zuläßt. Die Differenz der axialen Pressung, und damit auch der resultierenden Pressung entlang der Bewegungsrichtung des bewegten Teils, ist aber wesentlich geringer und die radiale Beweglichkeit der Dichtelemente, sowie deren Relativbewegung untereinander, kann ebenfalls gesichert werden. Intermediate rings with a wedge-shaped cross-section create a one-sided seal on dynamic part of the seal combination. That presupposes that the sealing element at the stuffing box bottom does not allow migration through the operating medium. The Difference of the axial pressure, and thus also the resulting pressure along the direction of movement of the moving part, but is much less and radial mobility of the sealing elements, as well as their relative movement among themselves, can also be saved.

Die Teilung einer Stopfbuchse in zwei, getrennt zu belastende, Teile ist Stand der Technik.The division of a stuffing box into two parts to be loaded separately is state of the art Technology.

Im inneren Teil der Stopfbuchsabdichtung befindet sich eine Laterne, die auftretende Leckagen ableiten kann und einer sicheren Entsorgung zuführt. Diese, in der Regel für mehrere potentielle Leckstellen, installierte Absauganlagen sind sehr wartungsintensiv und widersprechen dem eigentlichen Zweck einer Abdichtung. Deshalb wird vorgeschlagen, die Leckmenge in einem Behälter drucklos aufzufangen und mit einem Hilfsmedium oder rein mechanisch, diskontinuierlich durch den inneren, undichten Teil der Stopfbuchsabdichtung in das abzudichtende System zurückzudrücken. Je nach Betriebstemperatur ist eine Ausführung dieses Auffangbehälters als Pneumatikzylinder, Blasenspeicher oder elastischer Reinmetallkörper ausführbar.In the inner part of the gland seal there is a lantern, the one that occurs Can leak and lead to safe disposal. This, usually for several potential leakage points, suction systems installed are very maintenance-intensive and contradict the actual purpose of a seal. It is therefore proposed to collect the leakage quantity in a container without pressure and with an auxiliary medium or purely mechanically, discontinuously through the inner, leaking part of the gland seal in the system to be sealed push back. Depending on the operating temperature, one version of this is Collecting container as a pneumatic cylinder, bladder accumulator or more elastic Pure metal body executable.

Eine optimale Kraftübertragung und die höchste Dichtkraft an der medienzugewandten Seite der Stoffbruchsabdichtung ist durch die Drucktransformation des abzudichtenden Druckes direkt, parallel zur Bewegungsrichtung des abzudichtenden Teils möglich. Das Flächenverhältnis der medienzugewandten Druckübertragungsfläche einer axial beweglichen Membran und der Ringfläche eines Grundring ist das Maß der Pressung aller nachfolgenden Dichtelemente. Die Formänderungsarbeit zur elastischen Verformung der Übertragungsmembran sollte möglichst klein sein. Deshalb ist eine mehrlagige Ausführung im Bereich der erwünschten Verformung einer einlagigen Ausführung vorzuziehen. Die wirksame Fläche zur Übertragung der resultierenden Kraft sollte sich jedoch nur wenig oder nicht verformen. Wie oben beschrieben, wird auch hier die erforderliche, radiale Minimalpressung durch axiale Pressung von Federelementen auf der druckabgewandten Seite erzeugt. Die Auswechselbarkeit der Dichtelemente auch im laufenden Betrieb wird durch eine bekannte Rückdichtung mit einem Dichtelement gewährleistet, das bei Normalbewegung des abzudichtenden Teils nicht im Eingriff ist.Optimal power transmission and the highest sealing force on the media-facing Side of the fabric break seal is due to the pressure transformation of the seal Print directly, parallel to the direction of movement of the part to be sealed possible. The area ratio of the media-facing pressure transmission area of an axial movable membrane and the ring surface of a base ring is the measure of pressure all subsequent sealing elements. The deformation work to the elastic Deformation of the transmission membrane should be as small as possible. So that's one Multi-layer design in the area of the desired deformation of a single-layer Preferred execution. The effective area for transferring the resulting However, force should deform little or not. As described above, here, too, the required radial minimum pressure through axial pressure of Spring elements generated on the side facing away from the pressure. The interchangeability of the Sealing elements even during operation is provided by a known back seal a sealing element ensures that the normal to be sealed Partly not in engagement.

Die Erfindung wird an den folgenden Beispielen erläutert.The invention is illustrated by the following examples.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 Stopfbuchsanordnung mit proportionaler Radialbeastung, Fig. 1 Stopfbuchsanordnung with proportional Radialbeastung,

Fig. 2 Modifikation von Fig. 1, Fig. 2 modification of Fig. 1,

Fig. 3 Draufsicht von Dichtelement aus Fig. 1, Fig. 3 top view of the sealing element of Fig. 1,

Fig. 4 Ansicht A von Fig. 3, Fig. 4 A view of Fig. 3,

Fig. 5 Stopfbuchsanordnung mit proportionaler Radialbeastung und modifiziertem Dichtelement, Fig. 5 Stopfbuchsanordnung with proportional Radialbeastung and modified sealing element,

Fig. 6 Vorderansicht der Dichtelemente aus Fig. 5, Fig. 6 front view of the sealing elements from FIG. 5,

Fig. 7 Draufsicht von Fig. 6, Fig. 7 plan view of Fig. 6,

Fig. 8 Zweiteilige Stopfbuchsanordnung mit Leckagerückführung, Fig. 8 with two-part Stopfbuchsanordnung leakage recirculation,

Fig. 9 Stopfbuchsanordnung mit proportionaler Axialbeastung, Fig. 9 Stopfbuchsanordnung with proportional Axialbeastung,

Fig. 10 Einzelheit B aus Fig. 9, Fig. 10 detail B from Fig. 9,

Fig. 11 Modifikation von Einzelheit B aus Fig. 9, Fig. 11 Modification of detail B of FIG. 9,

Fig. 12 Modifikation von Einzelheit B aus Fig. 9, Fig. 12 Modification of detail B of FIG. 9,

Fig. 13 Modifikation des Innendruckübertragers aus Fig. 9. Fig. 13 modification of the Innendruckübertragers of Fig. 9.

In Fig. 1 ist eine Stopfbuchsanordnung dargestellt, in der eine axial bewegliche Spindel (1) gegenüber einem Gehäuse (2) abgedichtet ist. Eine Stopfbuchsbrille (3) wird über eine Axialspannung (4) auf die Stopfbuchsringe (5) gepreßt. In Fig. 1 a stuffing box arrangement is shown in which an axially movable spindle ( 1 ) is sealed against a housing ( 2 ). A packing gland ( 3 ) is pressed onto the packing rings ( 5 ) via an axial tension ( 4 ).

Die Stopfbuchsringe (5) sind durch die Zwischenringe (6) voneinander getrennt und besitzen gegenüber den Stopfbuchsringen (5) geringere Reibungskoeffizienten als die Stopfbuchsringe (5) untereinander. Über eine Verbindungsleitung (9) wird der abzudichtende Mediendruck in den Druckübersetzer (7) geleitet. Dort wird der Mediendruck direkt proportional in einen höheren Druck übersetzt und mittels eines Hilfsmediums über eine Verbindungsleitung (8) in den Raum (10) geleitet, dessen innere Umgrenzung durch eine dünne, elastisch verformbare Membran (50) gebildet wird, die eine radiale, unmittelbare Pressung der Dichtelemente (5) ermöglicht. Die, durch die Stopfbuchsbrille (3) auf die Dichtelemente (5), aufzubringende Axialpressung dient deren Mindestpressung, um ein Anliegen sowohl an der Spindel (1) als auch im Gehäuse (2) zu bewirken.The stuffing box rings ( 5 ) are separated from one another by the intermediate rings ( 6 ) and, compared to the stuffing box rings ( 5 ), have lower coefficients of friction than the stuffing box rings ( 5 ) with one another. The media pressure to be sealed is fed into the pressure intensifier ( 7 ) via a connecting line ( 9 ). There, the media pressure is directly translated into a higher pressure and conducted by means of an auxiliary medium via a connecting line ( 8 ) into the room ( 10 ), the inner boundary of which is formed by a thin, elastically deformable membrane ( 50 ), which is radial, immediate Pressing the sealing elements ( 5 ) enables. The axial pressure to be applied to the sealing elements ( 5 ) through the stuffing box gland ( 3 ) is used for their minimum pressure in order to bring them into contact with both the spindle ( 1 ) and the housing ( 2 ).

In Fig. 2 ist eine Modifikation von Fig. 1 zu erkennen. Sie besteht darin, daß der Druckraum (10) durch zwei parallele, druckdicht verbundene Membranen (50) gebildet wird. Der Raum (10) wird, wie oben beschrieben, mit der Verbindungsleitung (8) des Druckübersetzers (7) verbunden.A modification of FIG. 1 can be seen in FIG. 2. It consists in that the pressure chamber ( 10 ) is formed by two parallel, pressure-tightly connected membranes ( 50 ). The space ( 10 ) is, as described above, connected to the connecting line ( 8 ) of the pressure booster ( 7 ).

In den Fig. 3 und 4 sind Ansichten der Dichtelemente (5) aus den Fig. 1 und 2 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß zur Verbesserung der radialen Verformbarkeit geteilte Dichtelemente (5) verwendet wurden. Es sind Stopfbuchssegmente (11) erkennbar, die auch bei Vergrößerung des Innendurchmessers durch Überlappungen (12) immer mindestens je eine Dichtlinie innen und außen pro Dichtelement (5) zulassen.In FIGS. 3 and 4 are views of the sealing elements (5) of FIGS. 1 and 2 shown. It can be seen that split sealing elements ( 5 ) were used to improve the radial deformability. Stuffing box segments ( 11 ) can be seen, which always allow at least one sealing line inside and outside for each sealing element ( 5 ), even if the inside diameter is increased by overlaps ( 12 ).

In Fig. 5 ist eine Modifikation von Fig. 1 zu sehen. Die proportionale Radialpressung wird auf Dichtelemente (13) und (14) ausgeübt. Die Querschnitte sind spiegelbildlich, trapezförmig ausgebildet und wirken, wie in Fig. 6 dargestellt, als zweigängige Doppelspirale zusammen. In Fig. 7 ist die Breite (15) des ungespannten Dichtkörpers zu erkennen, die kleiner als die Differenz des Innendurchmessers des Stopfbuchsraumes des Gehäuses (2) und des Außendurchmessers der Spindel (1) ist. Durch axiale Vorpressung der Dichtelemente (13) und (14) über die Stopfbuchsbrille (3) werden sie radial verformt. Das spiralförmige Dichtelement (13) wird dadurch gegen das Gehäuse (2) gepreßt und erzeugt auf der Seite der Spindel (1) einen Spalt (16). Das spiralförmige Dichtelement (14) wird dadurch gegen die Spindel (1) gepreßt und erzeugt auf der Seite des Gehäuses (2) einen Spalt (17). Bei Veränderung der zentrischen Position der der Spindel (1) werden durch Gleitvorgänge der Dichtelemente (13) und (14) in Umfangsrichtung untereinander alle Abweichungen bis maximal dem Betrag der Spalte (16) und (17) ausgeglichen. FIG. 5 is a modification of FIG. 1 to see. The proportional radial pressure is exerted on sealing elements ( 13 ) and ( 14 ). The cross sections are mirror-inverted, trapezoidal in shape and, as shown in FIG. 6, act together as a double-start double spiral. In Fig. 7, the width ( 15 ) of the unclamped sealing body can be seen, which is smaller than the difference between the inner diameter of the stuffing box space of the housing ( 2 ) and the outer diameter of the spindle ( 1 ). They are radially deformed by axially pre-pressing the sealing elements ( 13 ) and ( 14 ) over the stuffing box gland ( 3 ). The spiral sealing element ( 13 ) is thereby pressed against the housing ( 2 ) and creates a gap ( 16 ) on the side of the spindle ( 1 ). The spiral sealing element ( 14 ) is thereby pressed against the spindle ( 1 ) and creates a gap ( 17 ) on the side of the housing ( 2 ). If the central position of the spindle ( 1 ) changes, all deviations up to a maximum of the amount of the gaps ( 16 ) and ( 17 ) are compensated for by circumferential sliding operations of the sealing elements ( 13 ) and ( 14 ).

Durch eine, nicht dargestellte, Modifikation der Stopfbuchselemente (13) und (14) als einzelne, konzentrische Ringe sind analog Fig. 1 geneigte Zwischenringe möglich, die verbessertes Gleiten der Dichtelemente entlang der geneigten Berührungsebenen ermöglichen, falls das Dichtungsmaterial schlechte Gleiteigenschaften besitzen sollte. Das Langzeitfreßverhalten von gleichen Materialien untereinander könnte somit eliminiert werden.By a modification, not shown, of the stuffing box elements ( 13 ) and ( 14 ) as individual, concentric rings, analogous to FIG. 1, inclined intermediate rings are possible, which enable improved sliding of the sealing elements along the inclined contact planes if the sealing material should have poor sliding properties. The long-term eating behavior of the same materials with one another could thus be eliminated.

Fig. 8 zeigt eine zweigeteilte Stopfbuchsanordnung mit ausschließlicher Axialpressung. Eine Spindel (1) wird gegenüber einem Gehäuse (2) mit den Stopfbuchsringen (5, 20, 21) abgedichtet. Die Axialbelastung der Stopfbuchsringe (5) wird über die Stopfbuchsbrille (3) mittels der Axialspannung (4) aufgebracht. Die Stopfbuchsringe (5) sind durch Zwischenringe (19) mit keilförmigem Querschnitt voneinander getrennt und erzeugen Spalte (30) zwischen den Stopfbuchsringen (5) und dem Gehäuse (2). Die Axialpressung des inneren Teils der Stopfbuchsanordnung, die durch die Federelemente (24), den Grundring (23), die Stopfbuchsringe (21), die Laterne (22) und die Stopfbuchsringe (20) gebildet wird, ist über eine, mittels eines Gewindes (31) schraubbare, Spannbuchse (18) aufgebracht. Das Gewinde (30) ist durch geeignete Maßnahmen (flüssige, aushärtbare Dichtmittel) abzudichten. Fig. 8 shows a two-part packing arrangement with only axial pressure. A spindle ( 1 ) is sealed off from a housing ( 2 ) with the stuffing box rings ( 5 , 20 , 21 ). The axial load on the gland rings ( 5 ) is applied via the gland ring ( 3 ) by means of the axial tension ( 4 ). The gland rings ( 5 ) are separated from one another by intermediate rings ( 19 ) with a wedge-shaped cross section and produce gaps ( 30 ) between the gland rings ( 5 ) and the housing ( 2 ). The axial pressure of the inner part of the stuffing box arrangement, which is formed by the spring elements ( 24 ), the base ring ( 23 ), the stuffing box rings ( 21 ), the lantern ( 22 ) and the stuffing box rings ( 20 ), is via a, by means of a thread ( 31 ) screwable, clamping bush ( 18 ) applied. The thread ( 30 ) must be sealed using suitable measures (liquid, hardenable sealants).

Leckagen des Betriebsmediums, die die federbelasteten Stopfbuchsringe (21) passieren, werden über die Laterne (22) aus dem Gehäuse (2) herausgeführt. Sie gelangen über die Leckbohrung (25) und eine Verbindungsleitung (26) in einen Speicher (27). Der Speicher (27) hat ein veränderbares Innenvolumen zur Aufnahme der Leckmenge, so daß sie ohne Überdruck dort hingelangen können und sich so keine Drücke in Richtung der Stopfbuchsringe (20) aufbauen können. Das Innenvolumen des dargestellten Speichers (27) ist durch einen beweglichen Kolben (28) veränderbar. Der Kolben (28) ist mit einer Kolbenstange (29) verbunden, die Sichtkontakt über den Füllzustand des Speichers (27) erlaubt oder durch fernüberwachte Positionieranzeige die Festlegung eines Zeitpunktes für die Rückförderung der Leckagemenge über die undichten Stopfbuchsringe (21) in den abzudichtenden Raum ermöglicht. Die Maximaltemperatur des Mediums und die Art der verwendeten Dichtelemente im Kolben (28) des Speichers (27) legen die Verwendungsgrenzen fest. Eine der oben genannten Ausweichmöglichkeiten hinsichtlich der Konfiguration des Speichers entsprechend der Temperatur und der Umweltverträglichkeit des Betriebsmediums bestimmen die allgemeinen Grenzen des betriebenen Aufwandes.Leakages of the operating medium that pass through the spring-loaded gland rings ( 21 ) are led out of the housing ( 2 ) via the lantern ( 22 ). You get through the leak hole ( 25 ) and a connecting line ( 26 ) in a memory ( 27 ). The memory ( 27 ) has a variable internal volume to accommodate the leakage quantity, so that they can get there without overpressure and so no pressures can build up in the direction of the stuffing box rings ( 20 ). The internal volume of the memory ( 27 ) shown can be changed by a movable piston ( 28 ). The piston ( 28 ) is connected to a piston rod ( 29 ), which allows visual contact via the filling level of the accumulator ( 27 ) or, by means of a remotely monitored positioning indicator, the determination of a point in time for the leakage quantity to be returned via the leaky packing rings ( 21 ) into the space to be sealed . The maximum temperature of the medium and the type of sealing elements used in the piston ( 28 ) of the accumulator ( 27 ) determine the limits of use. One of the alternatives mentioned above with regard to the configuration of the memory according to the temperature and the environmental compatibility of the operating medium determine the general limits of the effort involved.

In Fig. 9 ist eine ausschließlich axialverpreßte Stopfbuchsanordnung dargestellt.An exclusively axially compressed stuffing box arrangement is shown in FIG. 9.

Eine Spindel (1) wird mittels der Stopfbuchsringe (5) gegenüber einem Gehäuse (2) abgedichtet. Über eine Stopfbuchsbrille (3) wird mittels Federelementen (24) auf die Stopfbuchsringe (5) Axialmindestpressung erzeugt, um im innendrucklosen Zustand eine Minimalabdichtung zu Spindel (1) und Gehäuse (2) zu gewährleisten. An den Grundring (23) schließt sich eine Dichtung (33) an, die mit dem Innendruckübertrager (34) axial verpreßt wird. Der Innendruckübertrager (34) besitzt eine ringförmige Membran (47) mit einem Kompensator (35), der mit dem Gehäuse (2) mit der Schweißnaht (49) verbunden ist. Die Membran (47) ist mittels einer Schweißnaht (53) mit dem Innendruckübertrager (34) verbunden, der einen Radius (54) aufweist. Der Radius (54) bewirkt bei Bewegung des Innendruckübertragers (34) in Richtung Stopfbuchsbrille (3) ein Anlegen der Membran (47) an ihn. Die Maximalspannung in der Membran (47) tritt somit in keiner Phase des Verformungsvorganges in der Schweißnaht (53) auf und gibt die Maximalverformung der Membran (47) vor, was die die Gesamtlebensdauer der Verbindung erheblich erhöht.A spindle ( 1 ) is sealed against a housing ( 2 ) by means of the stuffing box rings ( 5 ). Axial minimum pressure is generated by means of spring elements ( 24 ) on the stuffing box rings ( 5 ) via a stuffing box goggle ( 3 ) in order to ensure a minimal seal to the spindle ( 1 ) and housing ( 2 ) when not under pressure. A seal ( 33 ) adjoins the base ring ( 23 ) and is axially pressed with the internal pressure transmitter ( 34 ). The internal pressure transmitter ( 34 ) has an annular membrane ( 47 ) with a compensator ( 35 ) which is connected to the housing ( 2 ) with the weld seam ( 49 ). The membrane ( 47 ) is connected to the internal pressure transmitter ( 34 ), which has a radius ( 54 ), by means of a weld seam ( 53 ). When the internal pressure transmitter ( 34 ) moves in the direction of the packing gland ( 3 ), the radius ( 54 ) causes the diaphragm ( 47 ) to rest against it. The maximum stress in the membrane ( 47 ) thus does not occur in any phase of the deformation process in the weld seam ( 53 ) and specifies the maximum deformation of the membrane ( 47 ), which considerably increases the overall service life of the connection.

Eine Rückdichtung (36) mit einem Dichtelement (37) ist fest mit der Spindel (1) verbunden und kann am Radius (38) die Spindel (1) gegen den Innendruckübertrager (34) abdichten. Die Rückdichtung (36) mit dem Dichtelement (37) ermöglicht auch einen Wechsel undichter Stopfbuchsringe (5) bei anstehendem Betriebsdruck und wird ausschließlich für diesen Zweck benutzt.A back seal ( 36 ) with a sealing element ( 37 ) is firmly connected to the spindle ( 1 ) and can seal the spindle ( 1 ) against the internal pressure transmitter ( 34 ) at the radius ( 38 ). The back seal ( 36 ) with the sealing element ( 37 ) also enables a replacement of leaky gland rings ( 5 ) when the operating pressure is present and is used exclusively for this purpose.

Bei einer Innendruckbelastung des Innendruckübertragers (34) wird er in Richtung der Stopfbuchsbrille (3) bewegt und belastet über den Grundring (23) die Stopfbuchsringe (5). Die druckwirksame Fläche des Innendruckübertragers (34) ist entsprechend den auftretenden internen Belastungen verstärkt, um eine hohe Effizienz der Kraftübertragung durch Minimierung der Formänderungsarbeit zu garantieren. Demzufolge soll sich die Axialbewegung des Innendruckübertragers (34) ausschließlich im Bereich der Membran (47) und des Kompensators (35) zwischen den Schweißnähten (49) und (53) ereignen. Die Federkonstante des Kompensators (35) sollte der der Federelemente (24) entsprechen. Die Axialbewegung des Innendruckübertragers (34) in Richtung der Stopfbuchsbrille (3) ist maximal der Abstand (40) zum Gehäuse (2) und soll so eine plastische Verformung der Stopfbuchsringe (5) verhindern.If the internal pressure transmitter ( 34 ) is loaded, it is moved in the direction of the stuffing box gland ( 3 ) and loads the stuffing box rings ( 5 ) via the base ring ( 23 ). The pressure-effective area of the internal pressure transmitter ( 34 ) is reinforced in accordance with the internal loads that occur in order to guarantee a high efficiency of the force transmission by minimizing the deformation work. Accordingly, the axial movement of the internal pressure transmitter ( 34 ) should only occur in the area of the membrane ( 47 ) and the compensator ( 35 ) between the weld seams ( 49 ) and ( 53 ). The spring constant of the compensator ( 35 ) should correspond to that of the spring elements ( 24 ). The axial movement of the internal pressure transmitter ( 34 ) in the direction of the packing gland ( 3 ) is at most the distance ( 40 ) to the housing ( 2 ) and is intended to prevent plastic deformation of the packing rings ( 5 ).

Die radialen Abmessungen der Dichtung (33) im pressungslosen Zustand sind so zu wählen, daß bei maximaler Axialpressung durch den Grundring (23) und dem Innendruckübertrager (34) keine Berührung sowohl mit der Spindel (1) als auch dem Gehäuse (2) vorliegt, damit keine Leckagen in den Raum 39 gelegen. Gegebenenfalls ist eine nicht dargestellte Druckentlastungsbohrung vorzusehen.The radial dimensions of the seal ( 33 ) in the unpressurized state are to be selected so that there is no contact with both the spindle ( 1 ) and the housing ( 2 ) at maximum axial pressure through the base ring ( 23 ) and the internal pressure transmitter ( 34 ), so there were no leaks in room 39 . If necessary, a pressure relief hole, not shown, must be provided.

Die Fig. 10 zeigt konzentrische Aufwerfungen (41) an dem Grundring (23) und dem Innendruckübertrager (34), um das Langzeitdichtverhalten zu verbessern und eine formschlüssige Verbindung zu gewährleisten. FIG. 10 depicts concentric raised areas (41) on the base ring (23) and the inner pressure transducer (34), in order to improve the long-term sealing performance, and to ensure a positive connection.

In Fig. 11 ist eine Modifikation von Fig. 9 mit einer vollkommen gekammerten Dichtung (33) zwischen dem Grundring (23) und dem Innendruckübertrager (34) dargestellt. FIG. 11 shows a modification of FIG. 9 with a completely chambered seal ( 33 ) between the base ring ( 23 ) and the internal pressure transmitter ( 34 ).

Die Dichtungskonfiguration in Fig. 11 ermöglicht eine größere Flächenpressung der Dichtung (33) entsprechend proportional dem Innendruck. Der Abstand (43) ist die maximale, axiale Vorpressung der Dichtung (33), deren Innendurchmesser und Außendurchmesser so gewählt sind, daß bei Erreichung dieses Zustandes keine Dichtungsbestandteile aus der Abdichtung austreten. Die Differenz der Abstände (44) und (43) ist so festzulegen, daß das Material der Dichtung (33) zumindest im Abstand (44) ausschließlich elastisch verformt wird, um eine dauerhafte Abdichtung zu ermöglichen. Die elastische Verformbarkeit der Dichtung (33) sollt größer als die der Stopbuchsringe (5) sein.The seal configuration in FIG. 11 enables a greater surface pressure of the seal ( 33 ) in proportion to the internal pressure. The distance ( 43 ) is the maximum axial pre-compression of the seal ( 33 ), the inside diameter and outside diameter of which are selected such that no seal components emerge from the seal when this state is reached. The difference between the distances ( 44 ) and ( 43 ) is to be determined in such a way that the material of the seal ( 33 ) is only elastically deformed at least at the distance ( 44 ) in order to enable a permanent seal. The elastic deformability of the seal ( 33 ) should be greater than that of the stop bush rings ( 5 ).

In Fig. 12 ist eine Modifikation der Fig. 8 hinsichtlich der Innendruckübertragung dargestellt. Hier besteht der Innendruckübertrager (34) aus einer Membran (47) mit einem Kompensator (35), der mittels einer Schweißnaht (49) mit dem Gehäuse (2) druckdicht verbunden ist. Mit der Schweißnaht (48) ist die Membran (47) mit dem Grundring (23) druckdicht verbunden. Auf den Grundring (23) ist mittels eines Gewindes (45) eine Scheibe (46) aufgeschraubt, die mit der Schweißnaht (48) gegen Verdrehung gesichert ist. FIG. 12 shows a modification of FIG. 8 with regard to the internal pressure transmission. Here the internal pressure transmitter ( 34 ) consists of a membrane ( 47 ) with a compensator ( 35 ) which is connected to the housing ( 2 ) in a pressure-tight manner by means of a weld seam ( 49 ). The membrane ( 47 ) is connected to the base ring ( 23 ) in a pressure-tight manner with the weld seam ( 48 ). A disc ( 46 ) is screwed onto the base ring ( 23 ) by means of a thread ( 45 ) and is secured against rotation with the weld seam ( 48 ).

Bei Bewegung des Innendruckübertragers (34) in Richtung der Stopfbuchsringe (5), d. h. bei Innendruckbelastung, wird die Membran (47) weiterhin auf der vollen Kreisringfläche der Scheibe (46) aufliegen, es entstehen keine Biegespannungen in den Schweißnähten (48) und (49). Bei Funktionsunfähigkeit der Membran (47) (Riß) ist sie leicht durch die Trennung der kleinvolumigen Schweißnähte (48) und (49) auszutauschen.When the internal pressure transmitter ( 34 ) moves in the direction of the stuffing box rings ( 5 ), i.e. when the internal pressure is applied, the membrane ( 47 ) will continue to rest on the full circular surface of the disc ( 46 ); there are no bending stresses in the weld seams ( 48 ) and ( 49 ). If the membrane ( 47 ) (crack) is not functional, it can easily be replaced by separating the small-volume weld seams ( 48 ) and ( 49 ).

Alle offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination eine Weiterentwicklung des Standes der Technik darstellen.All disclosed features are claimed as essential to the invention, insofar as they individually or in combination, a further development of the state of the art represent.

BezugszeichenlisteReference list

1 Spindel
2 Gehäuse
3 Stopfbuchsbrille
4 Axialspannung
5 Stopfbuchsring
6 Gleitring
7 Druckübersetzer
8 Verbindungsleitung
9 Verbindungsleitung
10 Raum
11 Stopfbuchsringsegment
12 Überlappung
13 Stopfbuchselement (spiralförmig)
14 Stopfbuchselement (spiralförmig)
15 Endkante Spirale, Breite
16 Spalt
17 Spalt
18 Spannbuchse
19 Zwischenring
20 Stopfbuchsring
21 Stopfbuchsring
22 Laterne
23 Grundring
24 Federelemente
25 Leckbohrung
26 Verbindungsleitung
27 Speicher
28 Kolben
29 Kolbenstange
30 Spalt
31 Gewinde
32 Fläche
33 Dichtung
34 Innendruckübertrager
35 Kompensator
36 Rückdichtung
37 Dichtelement
38 Radius
39 Raum
40 Abstand
41 Aufwerfungen
42 Anschlagkante
43 Abstand
44 Abstand
45 Gewinde
46 Scheibe
47 Membran
48 Schweißnaht
49 Schweißnaht
50 Membran
51 Endfläche
52 Endfläche
53 Schweißnaht
54 Radius 1 spindle
2 housings
3 gland packing
4 axial tension
5 stuffing box ring
6 slide ring
7 pressure intensifiers
8 connecting line
9 connecting line
10 room
11 Gland ring segment
12 overlap
13 stuffing box element (spiral)
14 stuffing box element (spiral)
15 trailing edge, width
16 gap
17 gap
18 clamping bush
19 intermediate ring
20 stuffing box ring
21 stuffing box ring
22 lantern
23 base ring
24 spring elements
25 leak hole
26 connecting line
27 memory
28 pistons
29 piston rod
30 gap
31 threads
32 area
33 seal
34 internal pressure transmitters
35 compensator
36 rear seal
37 sealing element
38 radius
39 room
40 distance
41 poses
42 stop edge
43 distance
44 distance
45 threads
46 disc
47 membrane
48 weld seam
49 weld seam
50 membrane
51 end face
52 end face
53 weld
54 radius

Claims

1. stuffing box seal for sealing a spindle ( 1 ) against a housing ( 2 ), characterized in that the axial pressure via a stuffing box goggle ( 3 ) is used exclusively to generate a minimum pressure of the sealing elements ( 5 ) and one that is directly proportional to the pressure to be sealed, radial pressure is applied via a pressure intensifier ( 7 ).

2. stuffing box seal according to claim 1, characterized in that the distance of a membrane ( 50 ) to a housing ( 2 ) in the depressurized state of the space ( 10 ) is equal to or approximately zero.

3. stuffing box seal according to claim 1, characterized in that the distance between two membranes ( 50 ) with each other in the depressurized state of the space ( 10 ) is equal to or approximately zero.

4. stuffing box seal according to claim 1, characterized in that the sealing elements ( 5 ) consist of at least two stuffing box ring segments ( 11 ) which can each produce an uninterrupted sealing line inside and outside by overlaps ( 12 ).

5. stuffing box seal according to claim 1, characterized in that two double spiral sealing elements ( 13 ) and ( 14 ) made of a hollow cylinder consisting of the sealing material.

6. gland seal according to claim 5, characterized in that the cross sections of the sealing elements ( 13 ) and ( 14 ) are trapezoidal and are each arranged in mirror image to one another.

7. gland seal according to claim 1, characterized in that concentric single rings with trapezoidal cross-section and alternating Arrangement can be used as sealing elements.

8. gland seal according to claim 7, characterized in that the Single rings through intermediate rings made of materials with low friction coefficients receive greater radial mobility.

9. gland seal for sealing a spindle ( 1 ) against a housing ( 2 ), characterized in that the axial pressure on the gland ( 3 ) by means of the spring elements ( 24 ) on the gland only serves to generate a minimum pressure and on the side remote from the pressure an axial pressure is generated which is directly proportional to the pressure to be sealed and is applied with an internal pressure transmitter ( 34 ).

10. gland seal according to claim 9, characterized in that the internal pressure transmitter ( 34 ) has a compensator ( 35 ) and a rigid disc ( 46 ) which has a radius ( 54 ) and has a larger ring area than the largest cross section of the base ring ( 23rd ).

11. Stuffing box seal according to claim 10, characterized in that the internal pressure transmitter ( 34 ) and the base ring ( 23 ) are sealed against each other by a seal ( 33 ) which does not touch the spindle ( 1 ) to be sealed and the housing ( 2 ) at maximum axial pressure .

12. stuffing box seal according to claim 11, characterized in that the base ring ( 23 ) and the internal pressure transmitter ( 34 ) on the contact side with the seal ( 33 ) have concentric projections ( 41 ).

13. stuffing box seal according to claim 11, characterized in that the seal ( 33 ) between the base ring ( 23 ) and the internal pressure transmitter ( 34 ) is completely chambered.

14. gland seal according to claim 11, characterized in that the base ring ( 23 ) and the internal pressure transmitter ( 34 ) have wedge-shaped end faces ( 51 ) and ( 52 ) which are not parallel and that the distance ( 43 ) is less than the distance ( 44 ).

15. stuffing box seal according to claims 9 and 10, characterized in that the internal pressure transmitter ( 34 ) consists of the membrane ( 47 ) with a compensator ( 35 ), which can be constructed in multiple layers and that the membrane ( 47 ) in each axial position of the internal pressure transmitter ( 34 ) abuts the entire surface of the disc ( 46 ).

16. Gland seal according to claim 15, characterized in that the base ring ( 23 ) is connected by means of a thread ( 45 ) to the washer ( 46 ) and the thread ( 45 ) by means of the weld seam ( 48 ) is pressure-tight and at the same time the connection with the Represents membrane ( 47 ).

17. gland seal according to one of the preceding claims, characterized in that the gland rings ( 5 ) by slide rings ( 6 ) or, wedge-shaped cross-section, intermediate rings ( 19 ) are separated from each other in any radial position.

18. Stuffing box seal according to one of the preceding claims, characterized in that leakages of the operating medium to be sealed are passed through a leak hole ( 25 ) via a connecting line ( 26 ) into a memory ( 27 ), from which they are discontinuously returned to when a specified leak volume is exceeded system to be sealed can be returned.

19. Stuffing box seal according to claim 18, characterized in that the memory ( 27 ) is a piston accumulator or a bladder accumulator or consists of an elastic, all-metal, volume-changing body, which enables a leakage quantity absorption without pressure.