DE459509C - Stopfbuechse mit metallischen Packungsgliedern von U-foermigem Querschnitt - Google Patents

Description

Zweck der Erfindung ist, die Abnutzung der Lagerflächen in Stopfbuchsen zu verringern. Dies ist schon dann von Bedeutung, wenn die Stopfbuchsen nur verhältnismäßig niedrigen Flüssigkeits- oder Gasdrücken unterworfen sind; es wird aber von besonderer Wichtigkeit, wenn sie für Hochdruckbetriebe bestimmt sind. Bei Hochdruckgaspumpen oder Umlaufpumpen treten, wenn die Kolbenstangen und Stopfbuchsenpackungen stark abgenutzt sind, ganz übermäßige Gasdichtungsverluste ein.

Eine Stopfbuchsenpackung" üblicher Bauart besteht aus Ringen solchen Querschnitts, daß der Stange eine flache Berührungsfläche dargeboten wird, und bei einer derartigen Packung ist es unzulässig, den Spielraum zwischen den Lagerflächen auf weniger als 0.02 bis 0,03 mm zu verringern wegen der

ao übermäßigen Abnutzung, we'che dann eintreten und eine dauernde Wartung der Stopfbuchse neben periodischer lirneuerung der Packung erforderlich machen würde. Wenn jedoch die Stopfbuchse hohen Drücken ausgesetzt wird, wie beispielsweise in einer Hochdruckgaspumpe oder Umlaufpumpe, ist ein Spielraum von 0,02 bis 0,03 mm zu groß. Bei einem Betriebsdruck von etwa 200 Atm.

ist es ratsam, einen Spielraum von nur 0,005 bis 0,01 mm zu haben.

Die Erfindung ermöglicht die Erreichung derartig kleiner Spielräume, ohne daß die verschiedenen, bisher unvermeidlichen Nachteile, nämlich starke Abnutzung an den Lagerflächen und ihre Folgen, auftreten. Dieser Erfolg wird in erster Linie durch die Entdeckung erzielt, daß die Schmierung der Lagerflächen dann wesentlich verbessert wird, wenn die Lagerflächen der Dichtungsringe nach der die Stopfbuchse durchsetzenden Welle zu konvex gestaltet werden. Deshalb besteht die Erfindung darin, die Packung aus ungeteilten Ringen U-förmigen Querschnittes herzustellen, die nach der Welle oder Stange zu konvex sind. Diese Packungsringe werden vorzugsweise durch Führungs- oder Käfigringe geschieden, die so angeordnet sind, daß die Konvexität der Ringe durch Ausübung eines axialen Druckes darauf eingestellt werden kann. Wenn somit die konvexe Fläche teilweise infolge Abnutzung abgeflacht ist, kann die ursprüngliche Gestalt gleichzeitig mit der Einregelung des Spielraumes zwischen dem Packungsring und der Stange leicht wiederhergestellt werden.

Bei der Bewegung der hin und her gehenfkn Kolbenstange wird das Öl dauernd zwischen dem Ringe und der Stange gefangen oder aufgehalten, und die Schmiermittelschicht zwischen beiden wird dementsprechend unversehrt erhalten. Eine weitere Folge der Konvexität der Flächen ist, daß, wenn zu irgendeiner Zeit die Stange nicht genau im Mittelpunkt des Ringes liegt, der ίο Öldruck an der engeren Seite denjenigen an der anderen übertrifft, und demgemäß das Gleichgewicht nur wiederhergestellt wird, wenn der Ring seine genaue, zentrale Lage wieder einnimmt, d. h. an allen Punkten in gleichem Abstand von der Stange liegt. Diese selbsttätige Einstellung der Ringe, im wesentlichen eine Folge der konvexen Fläche, unterstützt den Erfolg der obenerwähnten Schinierwirkung, und die Folge dieser beiden Wirkungen ist, daß die endgültige Abnutzung der Welle sehr klein wird. Jede nennenswerte Krümmung der konvexen Fläche ergibt eine gute Wirkung; als Beispiele mögen jedoch Krümmungsradien von 5 bis 25 cm erwähnt werden.

Das Material des Ringes ist vorzugsweise weicher als dasjenige der Welle und hängt von den besonderen Anforderungen der einzelnen Anwendungsfälle und der Arbeitstemperatur und des Arbeitsdruckes ab. Solche Metalle oder Legierungen, welche die Eigenschaften von Lager- oder Antifriktionsmetallen aufweisen, sind für diesen Zweck am besten geeignet, beispielsweise Weißmetall, Bronze usw. Wenn jedoch hohe Temperaturen und hohe Drücke verwendet werden, können die Lagerringe auch aus anderen Metallen, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium, bestehen. Obgleich diese Metalle im allgemeinen nicht als für Lagerflächen geeignet betrachtet werden, so ist doch die mit der Anordnung gemäß der Erfindung erreichbare Schmierung derart wirkungsvoll, daß auch diese Metalle mit Vorteil in Fällen verwendet werden können, wo weichere Metalle die Neigung aufweisen, zu fließen oder unter der Wirkung hoher Drücke und Temperaturen deformiert zu werden.

Die Materialfestigkeit der Packungsringe und ihr Widerstand gegen Deformierung können dadurch verbessert werden, daß Einlagen oder Rückenversteifungen härteren Materials, wie Stahl, verwendet werden. Zur Erläuterung der Erfindung diene die Zeichnung, In ihr stellt Abb. 1 einen Schnitt durch den neuen Packungsring, Abb. 2 einen Längsschnitt durch eine Stopfbuchse mit einer Mehrzahl von Ringen und Abb. 3 einen Schnitt dar, welcher eine Einrichtung zum Herausziehen der Ringe veranschaulicht.

Wie in Abb. 1 dargestellt, besitzen die Lagerringe 4 U-förmigen Querschnitt mit einer konvexen Fläche, die sich gegen die sich durch sie hindurcherstreckende Stange oder Welle legt. Wenn diese Ringe aus Weißmetall oder einem anderen weichen Metall hergestellt werden, werden sie vorzugsweise mit einem Kern oder einem Rückenbelag 5 (Abb. 3) aus einem härteren Metall, beispielsweise Stahl, versehen.

In eine einfache, schematisch in Abb. 2 dargestellte Stopfbuchse 3 werden eine Zahl dieser Ringe 4 Seite an Seite eingelegt und voneinander durch stählerne Käfigringe 6 getrennt. Die Stopfbuchsenmutter 2 wird so eingestellt, daß sie gerade eine Beweglichkeit der Weichmetallringe 4 zwischen den stählernen Käfigringen 6 zuläßt. In diesem Zustande verbleibt die Stopfbuchse während des Betriebes, bis eine geringe Abnutzung an den Weichmetallringen eingetreten ist. Die Mutter 2 wird dann angezogen, drückt die Ringe und Käfigwandungen zusammen und erzeugt eine leichte Ausbuchtung der Ringe an ihrer konvexen Fläche. Das Maß dieser Ausbuchtung wird begrenzt durch Berührung mit der Stange oder Welle 1, und dann wird die Mutter 2 wieder ein wenig gelöst. Infolge der Elastizität des Metalles. federn infolgedessen die Ringe um etwa 0,005 bis 0,01 mm (welches Maß gerade das gewünschte ist) zurück, und die Ringe besitzen von neuem eine Beweglichkeit in ihren Käfigen. Eine Einstellung in dieser Weise verlängert die Lebensdauer einer Stopfbuchsenpackung unbegrenzt, und gleichzeitig hält die Stopfbuchse ihre ursprüngliche Wirksamkeit voll aufrecht, und die Kolbenstange wird nur ganz wenig abgenutzt.

Bei der Ausführung wird die in Abb. 2 dargestellte Stopfbuchse mit zwei Ringen 10 und 11 versehen, die in Übereinstimmung mit einem Einlaß 12 und einem Auslaß 13 für die ölzuführung liegen. Es ist im allgemeinen ratsam, daß so wenig Öl wie möglich den Zylinder erreicht, und deshalb können ein oder mehrere Packungsringe 4 zwischen dem Ringe 10 und dem Zylinder 7 vorgesehen werden. Eine ähnliche Anordnung kann zwischen dem Ringe 11 und der Stopfbuchsenmutter 2 getroffen werden, um ein Austreten von öl zu verhindern. Jede beliebige Zahl von Packungsringeinheiten kann in Serien verwendet werden.

Um die zufällige Deformierung der Ringe durch den in einer Richtung parallel zur AVelle wirkenden Öldruck zu verhindern, kann die Einrichtung so getroffen werden, daß die Öldrücke sich an den konvexen und konkaven Seiten der Ringe ausgleichen. Eine derartige. Deformierung kann möglicherweise dann ein-

Claims (3)

1. 450509

   treten, wenn ein Packungsring dicht an der Welle anliegt und gleichzeitig der zugehörige Käfigring 6 an der Hochdruck- (Öl) -Seite gleichfalls dicht in die Stopfbuchse 3 paßt. Der Öldruck würde dann dazu führen, den Ring in der Richtung seiner Achse zu drücken und ihn auf diese Weise zu deformieren. Dies kann jedoch durch Anbringung enger Öllöcher radial zu der konvexen Fläche der Ringe verhindert werden. Es kann alsdann Öl von der konvexen Seite der Ringe nach der rückwärtigen oder konkaven Seite oder umgekehrt, je nach den Druckzuständen, fließen.

   Wenn es aus irgendeinem Grunde erforderlieh wird, die Stopfbuchsenpackung herauszunehmen, so kann dies nach Abb. 3 bequem dadurch geschehen, daß von Hand dünne, am Ende mit Gewinde versehene Stahlstangen 9 in kleine, nur teilweise in die Wandung der Käfigringe 6 eingelassene Gewindelöcher eingeschraubt werden. Die Käfigringe 6 werden auf diese Weise leicht längs der Welle 1 gezogen und nehmen die Packungsringe 4 mit -ich.

   Paten ta ν üi¹ κ iiCHE:

   r. Stopfbuchse mit metallischen Pakkurigsgliedern von U-förmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Packungsglieder aus ungeteilten Ringen mit einer gekrümmten konvexen Lagerfläche bestehen, die einer Einstellung unter der Wirkung eines darauf ausgeübten axialen Druckes fähig ist- ³^
2. 2. Stopfbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Packungsringe an ihrer konkaven Seite mit einem Rückenbelag aus einem härteren Metall, wie Stahl, versehen sind.
3. 3. Stopfbuchse nach Anspruch 1, in welcher die Packungsringe mit Führungsringen abwechseln, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsringe Käfige bilden, in welchen die Packungsringe beweglich sind, wenn ein axialer Druck zunächst ausgeübt und dann etwas nachgelassen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.