DE526749C

DE526749C - Chamber packing for piston rods and like

Info

Publication number: DE526749C
Application number: DEH121240D
Authority: DE
Original assignee: GUSTAV HUHN
Current assignee: GUSTAV HUHN
Priority date: 1929-04-19
Filing date: 1929-04-19
Publication date: 1931-06-10

Description

In dem Hauptpatent 514288 ist eine Kammerpackung für Kolbenstangen mit mehreren Kammern beschrieben, bei welcher die Dichtungsringe mit Hohlräumen oder Vertiefungen versehen sind, in die das in die betreffende Kammer eingedrungene Druckmittel eintreten kann, um die Ringe von dem durch dieses ausgeübten Druck gegen den nach der Seite des geringeren Drucks hin gelegenen Steg der Kammer zu entlasten. Um die Ringe in die Kammern und auf die Kolbenstange oder Welle bringen zu können, sind dieselben in mehrere Segmente unterteilt, die in der Regel durch eine außen herumgelegte Schlauchfeder o. dgl. zusammengehalten werden. Hierbei können die Ringe so eingestellt werden, daß sie, wenn sich die Stirnflächen der Segmente dicht berühren, mit ihrer inneren Ringfläche sich dem Umfang der Kolbenstange oder Welle genau anpassen, die Ringe also im Betriebe die Stange oder Welle ohne erhebliche Reibung dicht umschließen, ohne daß die Spannung der Feder eine Vergrößerung dieses Reibungsdrucks herbeiführen kann. Andererseits kann man die Anordnung bzw. Einstellung auch so treffen, daß die innere Ringöffnung bei sich berührenden Stirnflächen der Segmente etwas kleiner ist als der Umfang der Stange oder Welle, so daß nach dem Umlegen der Ringe sich die innere Öffnung erweitert und zwischen den Stirnflächen der Segmente Fugen auftreten. In diesem Falle wirkt die Spannung der um die Ringsegmente herumgelegten und diese zusammenhaltenden Schlauchfedern o. dgl. als Belastung auf die Welle, indem die Feder bestrebt ist, die Ringsegmente zusammenzuziehen und sie dadurch gegen den Umfang der Welle drückt. Die letztere Art der Einstellung der Ringe soll mit Vorspannung bezeichnet werden.In the main patent 514288 is a chamber packing for piston rods with several chambers described in which the sealing rings with cavities or Wells are provided into which the pressure medium that has penetrated into the chamber in question can occur around the rings from the pressure exerted by this against the side of the lower pressure located web of the chamber to relieve. In order to be able to bring the rings into the chambers and onto the piston rod or shaft, are the same divided into several segments, usually by an outside placed around the hose spring o. The like. Be held together. Here, the rings can be adjusted so that they, if the end faces of the segments touch each other tightly, with their inner annular surface the Adjust the circumference of the piston rod or shaft exactly, i.e. the rings in the company Enclose the rod or shaft tightly without significant friction, without the tension the spring can bring about an increase in this frictional pressure. on the other hand you can make the arrangement or setting so that the inner ring opening with touching end faces of the segments is slightly smaller than the circumference of the rod or shaft, so that after When the rings are turned over, the inner opening expands and between the end faces of the segments joints occur. In this case, the tension acts around the ring segments that hold them together Hose springs or the like as a load on the shaft in that the spring strives to pull the ring segments together and thereby presses against the circumference of the shaft. The latter type of setting the ring should be referred to as preload.

Bei höheren Drucken, z. B. bei Hochdruckdampfmaschinen oder doppelt wirkenden Großdieselmotoren oder Hochdruckkompressoren, werden in der Regel Kammerpackungen mit mehreren Kammern benutzt, in deren jeder eine oder mehrere derartige Dichtungsringe angeordnet sind. Hierbei muß in den Kammern ein genügender Spielraum vorhanden sein, damit sich die Dichtungselemente bei den Schwingungen der Kolbenstange radial bewegen können. In diesen Kammern findet ein allmählicher Druckabfall von der Zylinderseite aus bis zu der Kammer, die nach der Atmosphäre zu liegt, statt, und zwar ist dieser Druckabfall in der dem Zylinder zunächst liegenden Kammer nur gering, weil die zur Erzielung der radialen Bewegungsmöglichkeit der Ringe in denAt higher pressures, e.g. B. in high pressure steam engines or double acting Large diesel engines, or high pressure compressors, are usually chamber packs used with several chambers, in each of which one or more such sealing rings are arranged. There must be sufficient clearance in the chambers for the sealing elements to move can move radially with the vibrations of the piston rod. In these chambers there is a gradual pressure drop from the Cylinder side from up to the chamber, which lies to the atmosphere, instead of, and Although this pressure drop in the first chamber lying next to the cylinder is only slight, because that is necessary to achieve the radial Movement of the rings in the

Kammern erforderlichen Spielräume den Durchtritt des Druckmittels in die Kammer ermöglichen. Der Druckmitteldruck wirkt nun immer in axialer Richtung und drückt den Dichtungsring mit seiner nach der Seite des geringeren Drucks gelegenen ebenen Fläche gegen die anliegende Stegwand der Kammer. Ist der Ring auf Vorspannung eingestellt, so wirkt der Druck auch radial auf ίο den Ring und drückt ihn gegen die Stange. Hierbei kann je nach der Größe der Druckflächen der Druck so groß werden, daß trotz reichlicher Schmierung eine schnelle Abnutzung durch Abschleifen der in den Kammern liegenden Dichtungsringe erfolgt. Es wurde versucht, diese Übelstände dadurch auf ein erträgliches Maß herabzusetzen, daß die Ringe ohne Vorspannung, also mit einer bei einander dicht berührenden Stirnflächen der Segmente, dem Umfang der Stange genau angepaßten inneren Ringfläche ausgeführt wurden. In diesem Falle kommt die radiale, also auf die Kolbenstange wirkende Komponente nicht zur Wirkung, da sich die innere Öffnung der Ringe nicht verkleinern kann, dagegen bleibt der axiale Druck gegen die nach der Seite des geringeren Drucks liegende Kammerwand auch in diesem Falle bestehen. Die Ausführung der Ringe ohne Vorspannung hat indes den Übelstand, daß bei einer Erwärmung der Stange oder Welle die im Umfang erfolgte genaue Anpassung der inneren Ringöffnung nicht mehr zutrifft, da sich namentlich bei Stangen von größerem Durchmesser der Umfang durch Erwärmung erheblich vergrößert. In diesem Falle werden also Ringe, die anfangs ohne Vorspannung berechnet waren, im Betriebe bei Erwärmung der Stange von selbst auf Vorspannung eingestellt, wobei dann die erörterten Übelstände der Vorspannung eintreten. Man ist daher gezwungen, um die Spannungslosigkeit der Ringe im Betriebe zu sichern, die Ringe von vornherein so zu bemessen, daß sie bei erwärmter Kolbenstange auf dieselbe passen, ohne die Stange zu belasten. In diesem Falle sind aber die Ringe im Beginn des Betriebes bei kalter Stange etwas undicht, so daß man eine größere Zahl von Kammern oder labyrinthartige Anordnungen treffen muß, um die vollständige Dichtigkeit der Packung, namentlich bei hohen Drucken, zu erzielen.Chambers required clearance for the pressure medium to pass into the chamber enable. The pressure medium pressure now always acts in the axial direction and pushes the sealing ring with its plane located on the lower pressure party Surface against the adjacent wall of the chamber. If the ring is set to pre-tension, so the pressure also acts radially on the ring and presses it against the rod. Here, depending on the size of the printing areas, the pressure can be so great that despite Abundant lubrication causes rapid wear and tear by grinding away those in the chambers lying sealing rings takes place. Attempts have been made to reduce these evils to a tolerable level that the rings without preload, that is, with one end face that is in close contact with one another of the segments, the circumference of the rod is carried out exactly matched inner ring surface became. In this case, the radial component, i.e. the component acting on the piston rod, comes into play does not have an effect, since the inner opening of the rings cannot shrink, on the other hand the axial pressure remains against the Chamber wall lying on the side of the lower pressure also exist in this case. The design of the rings without bias, however, has the disadvantage that when the rod or shaft is heated, the Exact adaptation of the inner ring opening no longer applies to the extent, since The circumference increases considerably due to heating, especially in the case of bars with a larger diameter. In this case it will be in other words, rings that were initially calculated without preload, in operation when heated the rod automatically adjusted to preload, in which case the above-mentioned deficiencies of the preload occur. One is therefore forced to ensure that the rings in the company are free of tension, to dimension the rings from the outset so that they point to the same when the piston rod is heated fit without straining the rod. In this case, however, the rings are at the beginning of operation when the bar is cold somewhat leaking, so that one has a larger number of chambers or labyrinth-like arrangements must meet in order to ensure the complete tightness of the packing, especially at high pressures, to achieve.

Durch die Erfindung gelingt es, mit einer verhältnismäßig kleinen Zahl von Kammern ohne besondere Hilfsmittel eine gute Dichtung auch bei hohen Drucken zu erreichen, ohne daß die radiale Bewegungsmöglichkeit der Ringe in den Kammern beeinträchtigt und die Ringe auf ihrer inneren Fläche oder auf der ebenen, an der Kammerwand anliegenden Fläche einer unzulässigen Abnutzung unterworfen werden. Die Erfindung benutzt hierzu Packungsringe gemäß Patent 51428S und führt diese Ringe in der nach der Seite des höheren Drucks liegenden Kammer oder auch in mehreren dieser Kammern ohne Vorspannung aus, dagegen in den nach der Seite des niedrigeren Drucks gelegenen Kammern mit Vorspannung. Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß, wenn die Ringe in der ersten und unter Umständen auch den zunächst folgenden Kammern so eingestellt sind, daß keinerlei Vorspannung vorhanden ist, daß sie vielmehr nur einen kaliberartig an der Stange anliegenden Ring darstellen, der Druck des Druckmittels infolge der Feinheit des Spalts zwischen den Ringsegmenten, die ja hier mit ihren Stirnflächen dicht aneinanderliegen, und des verhältnismäßig engen Spalts zwischen Stange und innerem Ringumfang so verringert wird, daß in den folgenden Kammern, in welchen die Ringe mit Vorspannung eingestellt sind, der Druck des Druckmittels so weit abgefallen ist, daß eine Abschleifung der Stange oder Dichtungsringe nur noch in erträglichem Maße stattfindet.The invention makes it possible to use a relatively small number of chambers to achieve a good seal even at high pressures without special tools, without affecting the radial movement of the rings in the chambers and the rings on their inner surface or on the flat, adjacent to the chamber wall Surface are subject to impermissible wear. The invention uses packing rings according to the patent for this purpose 51428S and leads these rings in the after the side of the higher pressure lying chamber or in several of these chambers without bias, on the other hand in those on the side of the lower pressure Pre-tensioned chambers. The invention is based on the observation that when the Rings in the first and possibly also the first following chambers are set so that no bias it is present that they only have a ring resting on the rod in the manner of a caliber represent the pressure of the pressure medium due to the fineness of the gap between the Ring segments, which are close to one another with their end faces, and proportionally Narrow gap between the rod and the inner circumference of the ring is reduced so that in the following chambers, in which the rings are set with preload, the pressure of the pressure medium has dropped so far is that a grinding of the rod or sealing rings is only bearable Measures takes place.

Vorteilhaft werden als Packungsringe bei der Packung nach der Erfindung solche verwendet, bei denen die Segmente durch Nut- und Fed er verbindungen ineinandergreifen, wodurch die zwischen den Ringsegmenten liegenden Spalte auch bei Vorspannung einseitig abgedeckt werden, so daß ein unmittelbarer Durchtritt des Dampfes durch diese Spalte vermieden wird.Advantageously, the packing rings used in the packing according to the invention are those in which the segments interlock with tongue and groove connections, whereby the gap between the ring segments is unilateral even when preloaded are covered so that a direct passage of the steam through these gaps is avoided.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Packung nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 das Bruchstück einer Kolbenstange und den Längsschnitt durch die Kammerpackung. Abb. 2 zeigt eine Draufsicht des ohne Vorspannung eingestellten Ringes, Abb. 3 den gleichen Ring mit Vorspannung, Abb. 4 eine Unteransicht des Ringes gemäß Abb. 3 und Abb. 5 eine perspektivische Darstellung eines Ringsegmentes. In the drawing, an embodiment of a pack according to the invention is shown, namely Fig. 1 shows the fragment of a piston rod and the longitudinal section through the chamber packing. Fig. 2 shows a top view of the ring adjusted without pretension, Fig. 3 the same Ring with pretension, Fig. 4 a bottom view of the ring according to Fig. 3 and Fig. 5 a perspective view of a ring segment.

In Abb. ι sind drei Kammerräume 3, 4, S dargestellt, die durch die Stegwände 2 der Kammer gebildet werden. Der Kammerraum 3 liegt auf der Seite des höheren Drucks, also dem Zylinder am nächsten, und der Raum 5 nach der Seite des geringsten Drucks, so daß das Druckmittel, z. B. Dampf, einen Druckabfall in der Richtung des Pfeils P der Abb. ι hat. Die Dichtungsringe bestehen bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel aus je drei Segmenten, die je ein Drittel des gesamten Ringumfangs bilden. Die Segmente bestehen, wie Abb. 5 zeigt, aus einem äußeren Teil 12 von L-förmigem Querschnitt undIn Fig. Ι three chamber spaces 3, 4, S shown, which are formed by the web walls 2 of the chamber. Chamber room 3 is on the side of the higher pressure, i.e. closest to the cylinder, and space 5 after the side of the lowest pressure, so that the pressure medium, e.g. B. steam, a pressure drop in the direction of arrow P of Fig. ι has. The sealing rings are included the drawn embodiment of three segments, each one third of the form the entire circumference of the ring. As shown in Fig. 5, the segments consist of an outer one Part 12 of L-shaped cross-section and

einem inneren Teil 13 von rechteckigem Querschnitt, die miteinander durch Niete o. dgl. ΐϋ derart verbunden sind, daß sich auf der einen Seite des Segments eine Nut 14 und auf der andern ein Zapfen 15 bildet. Bei der nach der Seite des geringeren Drucks liegenden Stegwand ist die ebene Ringfläche mit einem flachen Ausschnitt 17 versehen, der mit dem äußeren freien Raum jedes Kammerteils in Verbindung steht. Die Segmente werden durch eine Schlauchfeder F zusammengehalten und Hegen in den Kammerräumen im Betriebe so, daß auf der nach der Seite des größeren Drucks gerichteten Ringfläche eine Fuge 29 bzw. 30 bzw. 31 gebildet wird, da der in der Richtung des Pfeils P wirkende Druck die Ringe gegen den entsprechenden Kammersteg andrückt. Die Größe dieses Drucks wird durch die Hohlräume 17 verringert, welche als teilweise Entlastung wirken. In dem ersten Kammerraum 3 sind die Ringe ohne Vorspannung ausgeführt, in der Weise, wie Abb. 2 zeigt, d. h. ihre innere Öffnung 21 ist genau dem a5 Umfang der Kolbenstange 1 im Betriebszustand angepaßt, und die Fugen 18, 19, 20 zwischen den Stirnflächen der Segmente 9, 10, Ii des Ringes sind dicht geschlossen. Die Ringe liegen zweckmäßig in solcher An-Ordnung in den Kammern, daß der rechteckige Ringteil 13 nach derselben Seite liegt, die den Ausschnitt 17 hat, wie aus Abb. 5 ersichtlich ist, also nach der Seite des geringeren Drucks gerichtet ist. In dem zweiten und dritten Kammerraum 4, 5 sind die Ringe mit Vorspannung gemäß Abb. 4 ausgeführt, wobei die Fugen 22, 23, 24 zwischen den Ringsegmenten nicht geschlossen sind und die Ringsegmente sich also mit ihren Stirnflächen nicht dicht aneinanderle^en. Die Spannung der Schlauchfeder 15, die bestrebt ist, die Ringsegmente zusammenzuziehen, preßt die Innenfläche 25 des Ringes gegen den Umfang der Kolbenstange 1. Auch auf der Rückseite des Ringes sind entsprechende Fugen 26, 27, 28 zwischen den Stirnflächen der Ringsegmente vorhanden.an inner part 13 of rectangular cross-section, which are connected to one another by rivets or the like in such a way that a groove 14 is formed on one side of the segment and a pin 15 is formed on the other. In the case of the web wall located on the side of the lower pressure, the flat annular surface is provided with a flat cutout 17 which is connected to the outer free space of each chamber part. The segments are held together by a hose spring F and in the chamber spaces in the company so that a joint 29 or 30 or 31 is formed on the annular surface directed towards the side of the greater pressure, since the pressure acting in the direction of the arrow P. press the rings against the corresponding chamber ridge. The size of this pressure is reduced by the cavities 17, which act as partial relief. In the first chamber space 3, the rings are designed without pre-tensioning, as shown in Fig. 2, that is, their inner opening 21 is precisely adapted to the a5 circumference of the piston rod 1 in the operating state, and the joints 18, 19, 20 between the end faces the segments 9, 10, II of the ring are tightly closed. The rings are expediently arranged in the chambers in such a way that the rectangular ring part 13 lies on the same side that has the cutout 17, as can be seen from Fig. 5, that is, on the side of the lower pressure. In the second and third chamber space 4, 5, the rings are designed with pre-tensioning as shown in Fig. 4, the joints 22, 23, 24 between the ring segments not being closed and the end faces of the ring segments not being tight against one another. The tension of the tube spring 15, which tries to pull the ring segments together, presses the inner surface 25 of the ring against the circumference of the piston rod 1. Corresponding joints 26, 27, 28 are also provided on the rear of the ring between the end faces of the ring segments.

In der Zeichnung sind nur drei Kammerräume gezeichnet. Anstatt dessen können auch mehr vorhanden sein. Anstatt nur die erste Kammer 3 ohne Vorspannung auszuführen, kann auch unter Umständen die zweite Kammer 4 ohne Vorspannung ausgeführt sein und alsdann die dritte, vierte und folgende Kammern nach der Seite des geringeren Drucks hin gemäß der Erfindung mit Vorspannung eingestellt sein. Anstatt einen Ring in jeden Kammerraum einzulegen, können auch deren mehrere in jedem Einzelraum vorhanden sein.Only three chambers are drawn in the drawing. Instead, you can also be more available. Instead of only designing the first chamber 3 without preload, The second chamber 4 can also, under certain circumstances, be designed without pretensioning and then the third, fourth, and following chambers on the side of the lesser Pressure should be adjusted according to the invention with bias. Instead of putting a ring in each chamber space, you can there are also several of these in each individual room.

Claims

Claim:

Chamber packing for piston rods and the like, which are divided into segments Packing rings are provided with cavities for the entry of the pressure medium, according to patent 514288, characterized in that that the packing rings in the chamber (3) lying on the side of the higher pressure or several such Chambers with a - with closely touching end faces of the segments - the circumference of the shaft or piston rod exactly matched inner ring surface in the side of the lower Compressed chambers (4, 5), but with bias (i.e. with not touching end faces of the segments) are executed.

1 sheet of drawings