DE582572C - Dichtungskoerper aus einer Masse aus Kohle und einem darin gleichmaessig fein verteilten Metall, insbesondere zur Abdichtung von Wellen - Google Patents

Dichtungskoerper aus einer Masse aus Kohle und einem darin gleichmaessig fein verteilten Metall, insbesondere zur Abdichtung von Wellen

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DE582572C
DE582572C DESCH94964D DESC094964D DE582572C DE 582572 C DE582572 C DE 582572C DE SCH94964 D DESCH94964 D DE SCH94964D DE SC094964 D DESC094964 D DE SC094964D DE 582572 C DE582572 C DE 582572C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/26Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for rigid sealing rings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Description

  • Dichtungskörper aus einer Masse aus Kohle und einem darin gleichmäßig fein verteilten Metall, insbesondere zur Abdichtung von Wellen Die Erfindung betrifft einen Dichtungskörper, insbesondere zur Abdichtung von Wellen, welcher aus .einer Masse .aus Kohle und einem darin gleichmäßig fein verteilten Metall besteht.
  • Zur Abdichtung eines unter höherem Druck stehenden Raumes hat man bereits Kohlenringe verwendet. Die Abdichtung erfolgte beispielsweise bei der Welle einer Dampfturbine durch dreiteilige, graphithaltige Ringe, von denen eine größere Anzahl anal hintereinandergeschaltet am Gehäuse festgelegt sind und von umgelegten Schlauchfedern gegen die Welle gepreßt werden. Diese Kohlenringdichtung hat den Vorzug, daß bei sachgemäßem Einbau die Reibung zwischen Welle und Ringen und daher auch der Verschleiß gering sind und daß die Ringe, da Kohle die Eigenschaft der Selbstschmierung hat, keiner Schmierung bedürfen.
  • Bei den bekannten Kohlenringen hat sich gezeigt, daß bei Temperaturänderungen zwischen den Ringen und dem abzudichtenden Körper, z. B. der Stahlwelle einer Dampfturbine, ein Spalt entsteht. Dadurch ist die Abdichtung mehr oder weniger aufgehoben, so daß die an sich günstigen Kohlenringel praktisch nicht brauchbar sind, selbst wenn man mehrere Ringpakete hintereinanderschaltet. Diesem Notbehelf ist auch oft durch die Raumverhältnisse eine Grenze gesetzt.
  • Nach der Erfindung ist eine gute Abdichtung dadurch gesichert, daß der Dichtungskörper aus einer Masse besteht, welche durch Kohle einerseits und durch Metall, dessen Ausdehnungskoeffizient größer als derjenige des abzudichtenden Körpers ist, anderseits in solchem Mengenverhältnis gebildet" wird, daß, der gesamte Dichtungskörper reit Rücksicht auf den verhältnismäßig geringen Ausdehnungskoeffizienten der Kohle und den verhältnismäßig großen Ausdehnungskoeffizienten des Metalls den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie der abzudichtende Körper hat. Bekanntlich hat Kohle einen -sehr geringen Ausdehnungs.-koeffizienten, jedenfalls einen weit geringeren als die Stoffe, aus denen die ,abzudichtenden Körper bestehen. Setzt man daher der Kohle ein Metall zu, dessen Ausdehnungskoeffizient größer als derjenige des abzudichtenden Körpers ist, so ist es durch entsprechende Bemessung der Menge des Metalls möglich; der Masse genau den gleichen Ausdehnungskoeffizienten zu geben, den der abzudichtende Körper hat. Erst durch diese Anpassung des kohlehaltigen Dichtungskörpers an den Ausdehnungskoeffizienten des abzudichtenden Körpers, z. B. der Dampfturbinenwelle, ist ein Dichtungskörper geschaffen, der bei allen Temperaturen zuverlässig dicht ist und dabei keiner besonderen Schmierung bedarf.
  • Es ist an sich bekannt, Dichtungs- oder. Lagerkörper aus einem Gemisch von Graphit und einem Mantel herzustellen, um sog. Metallkohle zu erzeugen, jedoch ist bisher noch nicht vorgeschlagen worden, diese Bestandteile in solchem Mengenverhältnis zusammenzumischen, daß der gesamte Dichtungskörper den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie der abzudichtende Körper hat.
  • Es ist auch bekannt, Dichtungskörper aus Kohle nach dem sog. Acheson-Verfahren herzustellen, nach welchem die Kohle mit so hohen Hitzegraden behandelt wird, daß metallische Beimengungen, in dieser Kohle verdampfen. Die Kohle wird dann an der Oberfläche metallisiert, um die Kohlenoberfläche gegen mechanische Einflüsse zu schützen. Der Zweck des bekannten Verfahrens besteht daher nicht darin, Dichtungskörper zu erzielen, die den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie der abzudichtende Körper haben.
  • Handelt es sich um die Abdichtung einer Welle o. dgl., d. h. eines Körpers, der aus Stahl hergestellt ist, so besteht nach der Erfindung zweckmäßig das in der Masse des Abdichtungskörpers fein verteilte Metall z. B. aus Kupfer. Kupfer hat einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als Stahl, beeinträchtigt nicht die Vorzüge der Kohle, nämlich deren Selbstschmierung und geringen Reibungswiderstand und läßt sich insbesondere leicht in Pulverform herstellen.
  • Bei Anordnung des aus Kohle und Metall bestehenden Dichtungskörpers an :einer dem Zutritt von Dampf ,ausgesetzten Stelle, also. insbesondere in Stopfbüchsen von mit Dampf arbeitenden Maschinen, ist die Gefahr der Oxydierbarkeit dieser Masse zu berücksichtigen. Um auch hiergegen gesichert zu sein, enthält nach der Erfindung zweckmäßig die Masse neben Kohle -und einem Metall, z. B. Kupfer, noch Zinn. Der Gehalt an Zinn macht die Masse oxydationsbeständig, ohne die Gleichmäßigkeit des Gefüges bei der Herstellung der Masse zu gefährden.
  • Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel für die Zusammensetzung der Masse nach der Erfindung und für das Herstellungsverfahren der Masse beschrieben.
  • Wenn es sich bei der Abdichtung einer Welle darum handelt, das Ausdehnungsvermögen des Dichtungskörpers dem Ausdehnungskoeffizienten von Stahl anzugleichen, so ergibt bei den für Wellen üblichen Stahlsorten eine Zusammensetzung des Dichtungskörpers aus 21 Gewichtsprozenten Kohle und 79 Gewichtsprozenten Kupfer Gleichheit der Ausdehnungskoeffizienten. Zur Herstellung eines diese Zusammensetzung aufweisenden Dichtungskörpers werden 21 Gewichtsteile Kohlenpulver (Graphit) mit 79 Gewichtsteilen Kupferpulver mittels besonderer Maschinen innig zu einem gleichmäßigen Gemenge vermischt. Diese Masse wird unter hohem Druck in Formen zu Formlingen der gewünschten Größe und Gestalt (z. B. drei-!i teiligen Ringen) gepreßt, worauf diese Formlinge in einem Ofen unter Luftabschluß geglüht werden. Hierbei sintern Graphit und Kupferpulver zu einer homogenen Masse zusammen, welche die oben gekennzeichneten Eigenschaften bat.
  • Als Zusatz zum Graphit eignet sich jedes Metall, das einen größeren Ausdehnungs; koeffizienten hat als, Stahl und sich zu feinem Pulver verarbeiten läßt. Unter den gleichen Voraussetzungen ist auch die Verwendung einer Metallverbindung möglich, sofern beim Glühen des Formlings die Metallverbindung zu dem Metall reduziert wird. Eine solche Metallverbindung ist z. B. Zinkoxyd.
  • Soll der Dichtungskörper neben der Eigenschaft der Übereinstimmung seines Ausdehungs izienten mit demjenigen von Stahl n 'koeff sich noch durch besondere Oxydationsbeständigkeit auszeichnen, so wird das Kohlenpulver (Graphit) an Stelle der Vermischung mit reinem Kupferpulver mit einem Gemenge aus Kupfer- und Zinnpulver vermischt. Das Mischungsverhältnis dieser drei Bestandteile richtet sich wiederum nach der Zusammensetzung bzw. dem Ausdehnungskoeffizienten des abzudichtenden Körpers. Durch Versuche hat sich das Gemischverhältnis 2 i Graphit, 71% Kupfer und 8% Zinn als günstig herausgestellt. In dieser Masse sind Kupfer und Zinn in einem gegenseitigen Gewichtsverhältnis von 9o% Kupfer und io% Zinn, also nach dem Glühen in Form einer Alphabronze, vertreten.
  • Als ähnliche Zusammensetzung der Masse kommt eine Mischung von 20,50/0 Graphit, 68,5 % Kupfer und i i % Zinn in Frage. Die Gewichtsanteile von Kupfer und Zinn entsprechen in dieser Mischung :einem Verhältnis von 87,5% Kupfer und 12,50/0 Zinn. Das Kennzeichen dieser Mischung ist der höhere Zinngehalt gegenüber der zuerst :erwähnten Mischung. Der Höhe des Zinngehaltes ist jedoch eine Grenze gesetzt, da mit steigendem Zinngehalt die Fähigkeit der einzelnen Bestandteile, beim Glühen zu einem homogenen Gefüge zu legieren, sich verringert oder sogar ganz beseitigt wird. Maßgebend für das Mischungsverhältnis zwischen Kupfer und Zinn ist das Mischungsverhältnis dieser Bestandteile in einer Alphabronze, die bekanntlich nur den Höchstgehalt an Zinn von I3,9% haben kann. Je mehr sich der Zinngehalt der Alphabronze dieser Grenze von I3,9% nähert, um so mehr neigt der Herstellungsvorgang der Bronze dazu, den Gleichgewichtszustand nach der Zinnseite (Alpha -E- Delta) zu verschieben. Dieser oberen Grenze des Zinngehaltes steht eine untere Grenze gegenüber, die bei etwa i o liegt; wird diese Grenze unterschritten, so besteht die Gefahr, daß in Gegenwart von 2o Gewichtsprozenten Graphit (etwa 45 Raumprozenten) Kupfer und Zinn nicht zu einer gleichmäßigen Alphabronze legieren, sondern eine Masse entsteht, in der kupferreiche Stellen enthalten sind.
  • Es können auch mehr als zwei metallische Bestandteile, z. B. Kupfer, Zink und Zinn in der Masse enthalten sein.
  • Wird der aus einer Masse nach der Erfindung bestehende Dichtungskörper in Form von Ringen als Dichtungsmaterial für die Stopfbüchsen von Dampfturbinen verwendet, so ist infolge des gleichen Ausdehnungsvermögens der Welle und der Ringe gewährleistet, daß bei allen Tempieraturen die Ringe gleichmäßig dicht an die Welle angepreßt sind. Spalte, welche den Austritt des Dampfes aus dem Turbinengehäuse zulassen, können nicht auftreten. Infolgedessen braucht nur eine geringe Anzahl Ringe hintereinandergeschaltet zu werden, so daß die Baulänge der Turbine entsprechend klein ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Dichtungskörper, insbesondere zur Abdichtung von Wellen, welcher aus einer Masse aus Kohle und einem darin gleichmäßig fein verteilten Metall besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse durch Kohle einerseits und durch Metall, dessen Ausdehnungskoeffizient größer als derjenige des abzudichtenden Körpers ist, anderseits in solchem Mengenverhältnis gebildet wird, daß der gesamte Dichtungskörper mit Rücksicht auf den verhältnismäßig geringen Ausdehnungskoeffizienten der Kohle und den verhältnismäßig großen Ausdehnungskoeffizienten des Metalls den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie der abzudichtende Körper hat. a. Dichtungskörper zur Abdichtung von Wellen .o. dgl. aus Stahl nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Masse des Dichtungskörpers fein verteilte Metall aus. Kupfer besteht. 3. Dichtungskörper nach den Ansprüchen i und a, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse neben Kohle und Kupfer noch Zinn enthält. q,. Dichtungskörper nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das -Mischungsverhältnis von Kupfer und Zinn demjenigen von Alphabronze entspricht.
DESCH94964D 1931-08-04 1931-08-04 Dichtungskoerper aus einer Masse aus Kohle und einem darin gleichmaessig fein verteilten Metall, insbesondere zur Abdichtung von Wellen Expired DE582572C (de)

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