DE69601305T2

DE69601305T2 - Verfahren zur herstellung einer stopfbüchsenpackung

Info

Publication number: DE69601305T2
Application number: DE69601305T
Authority: DE
Inventors: Sergio Adrara San Martino Bergamo Carrara
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-20
Filing date: 1996-03-12
Publication date: 1999-05-20
Anticipated expiration: 2016-03-13
Also published as: AU5106796A; US5910204A; PL322331A1; ITMI950544A1; JPH11502269A; BR9607655A; ES2127012T3; IT1277168B1; EP0815304A1; EP0815304B1; ITMI950544A0; ATE175455T1; WO1996029455A1; DE69601305D1; DK0815304T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung für Stopfbüchsen, das einen Schritt beinhaltet, bei dem die Ausgangsgarne an einem Vereinigungspunkt zur Bildung der Dichtung verflochten werden.
Es ist bekannt, daß Dichtungen, die durch das oben angegebene Verfahren hergestellt sind, innerhalb einer Stopfbüchse um Pumpenschäfte oder Ventilstangen herumgewunden sind, um Flüssigkeitsverluste zu reduzieren oder auszuschließen. Die so angeordnete Dichtung wird dabei durch einen Stopfbüchsendeckel mit einer vorbestimmten Kraft zusammengedrückt, so daß sie sich gegen die Oberfläche des Schaftes oder der Stange drückt.
Aufgrund der Krümmung, die durch den Aufwickelvorgang entsteht, werden die Ausgangsgarne auf der äußeren Oberfläche der Dichtung unter Zugspannung gesetzt, während die Ausgangsgarne auf der inneren Fläche zusammengedrückt werden, so daß der Querschnitt der Dichtung, der ursprünglich quadratisch oder rechteckig ist, sich in ein gleichschenkliges Trapez verformt, das die größere Seite auf der Innenseite hat.
Aufgrund dieser Deformation kann die Kompressionskraft nicht gleichmäßig durch die Dichtung übertragen werden. Es ist daher notwendig, die Kraft zu erhöhen, um eine entsprechende adäquate hydraulische Abdichtung zu erreichen, was auf Kosten eines größeren Verschleißes der Dichtung selbst aufgrund von einem Nachgeben und Reibung geht.
Die WO-A-94/11555 offenbart eine Dichtung, die einen Querschnitt in der Form eines gleichschenkligen Trapezes aufweist, dessen größere Grundfläche auf der nach außen gerichteten Seite liegt. Die durch das Aufwickeln bedingte Deformation macht den Querschnitt dann quadratisch oder rechteckig, so daß dadurch die Gleichmäßigkeit der Übertragung der Kompressionskräfte verbessert wird.
Die Ausgangsgarne bei einer solchen Dichtung unterliegen aber auch dann wie bei konventionellen Dichtungen einem Nachgeben und sie stehen in jedem Fall unter Zugspannung oder Druckspannung. Dazu kommt, daß in Pumpen die Reibung erhöht wird, weil die Ausgangsgarne auf der inneren Fläche durch die überlagerten Garne zusammen und gegen die Oberfläche des Schaftes gedrückt werden mit der Folge, daß Energie verlorengeht und die Dichtung überhitzt wird.
Es ist daher das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem, ein Verfahren zur Herstellung von Dichtungen für Stopfbüchsen zu schaffen, dessen Dichtung in der Lage ist, die in Bezug auf den Stand der Technik auftretenden Probleme zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es einen Schritt des Aufwickeln der Dichtung beinhaltet, der am Vereinigungspunkt beginnt.
Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in dem Umstand, daß nun eine Dichtung erreicht wird, mit der die Kompressionskräfte gleichmäßig über aneinander angrenzende Windungen übertragen werden können, während zur gleichen Zeit Kräfte innerhalb der Dichtung vermieden werden.
Weitere Merkmale und Vorteile werden aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ersichtlich, das anhand eines nicht einschränkenden Beispieles unter Bezug auf eine Maschine erläutert wird, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann und unter Bezugaufnahme auf eine dadurch hergestellte Dichtung, wie sie in den nachfolgenden Zeichnungen erläutert wird, in denen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Maschine zeigt, mit der das Verfahren zur Herstellung einer Dichtung für Stopfbüchsen nach der Erfindung durchgeführt werden kann,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Details der Maschine der Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt des Details der Fig. 2,
Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Verfahrensschrittes, bei dem die Dichtung in der Maschine der Fig. 1 geflochten wird,
Fig. 5 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Dichtung, die durch das Verfahren zur Herstellung einer Dichtung für Stopfbüchsen nach der Erfindung gebildet wurde,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Teiles einer Dichtung nach Fig. 5 in der Ruhelage und
Fig. 7 einen Querschnitt der Dichtung nach Fig. 5 innerhalb einer Stopfbüchse.
In der Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Maschine zur Herstellung einer Dichtung für Stopfbüchsen bezeichnet, die nach dem Verfahren zur Herstellung einer Dichtung für Stopfbüchsen nach der Erfindung arbeitet.
Die Maschine 1 besitzt ein Gestell 2, eine horizontale Garnführungsplatte 3, die durch das Gestell 2 getragen wird, eine Mehrzahl von Haspeln 4 mit Ausgangsgarnen 5, die jeweils drehbar auf festen Zapfen 6 des Gestelles 2 unterhalb der Garnführungsplatte 3 angeordnet sind.
Die Garnführungsplatte 3 besitzt eine Mehrzahl von Garnführungsrohren 7, die der Mehrzahl der Haspeln 4 entsprechen und diese Garnführungsrohre erstrecken sich senkrecht zu der Platte 3 und durch jene hindurch. Bei dieser Ausführungsform sind 17 Garnführungsrohre 7 in einem Quadrat angeordnet und zwar mit jeweils vier Rohren pro Seite und einem Rohr im Zentrum.
Die Ausgangsgarne 5 jeder Haspel 4 laufen durch das zugeordnete Rohr 7 und werden üblicherweise als ein Kerngarn bezeichnet. Oberhalb der Garnführungsplatte 3 wird jedes Kerngarn in einer vorbestimmten Lage relativ zu den anderen Kerngarnen gehalten und wird mit 5a bezeichnet.
Die Garnführungsplatte 3 besitzt eine Vielzahl von diagonal verlaufenden Bahnen, die in ihrer Oberfläche und so angeordnet sind, daß sie jedes der Garnführungsrohre 7 umgeben.
Die Maschine 1 besitzt ferner eine Vielzahl beweglicher Elemente 9, die angetrieben sind und sich längs der Bahnen 8 über Antriebsmittel bewegen können, die innerhalb der Garnführungsplatte 3 untergebracht sind, aber, da sie in üblicher Weise ausgebildet sind, nicht gezeigt sind. Es gibt auch eine korrespondierende Vielzahl von Spulen 10 von Ausgangsgarnen 5, die jeweils auf den beweglichen Elementen drehbar angeordnet sind und von denen jede eine vertikale Stange 11 mit ei nem Ring 12 am oberen Ende aufweist, der in einer Höhe angeordnet ist, die oberhalb der Enden der Garnführungsrohre 7 liegt.
Die Fig. 1 zeigt nur eines der beweglichen Elemente 9 für jede Diagonalbahn 8, während in der Praxis die Maschine mehrere, beispielsweise vier solcher beweglicher Elemente 9 für jede diagonale Bahn 8 besitzt.
Die Bewegung der beweglichen Elemente 9 ist so ausgelegt, daß sie alle mit der gleichen Geschwindigkeit laufen und in konstantem Abstand voneinander auf jeder Bahn laufen, so daß sich die beweglichen Elemente 9 nie untereinander berühren.
Das Ausgangsgarn 5 jeder Spule 10 läuft durch den zugeordneten Ring 12 und es wird üblicherweise als Litze bezeichnet. Oberhalb der Garnführungsplatte 3 werden die Litzen mit den Kerngarnen 5a verflochten und mit 5b bezeichnet.
Alle Kerngarne 5a und die Litzen 5b kommen von den Haspeln 4 und Spulen 10 und laufen jeweils auf einen Vereinigungspunkt P oberhalb des Zentrums der Garnführungsplatte 3 zu, wo sie untereinander zur Bildung einer Dichtung 14 verflochten werden.
Der Vereinigungspunkt P ist auf der Oberfläche 15' einer horizontalen Walze 15 der Maschine 1 angeordnet, wobei diese Walze einen Durchmesser D besitzt und durch einen Motor 16 angetrieben wird. Die Walze 15 und der Motor 16 werden durch ein Paar von Ständern 17 gehalten.
Aufgrund der Rotation der Walze 15 bildet die Dichtung 14 eine Spule 18 auf der Oberfläche 15', von der sie dann von einer Abzieh- und Verpackungseinrichtung abgenommen wird, die nicht gezeigt ist, weil sie in üblicher Weise ausgebildet ist.
Das Verfahren nach der Erfindung beinhaltet einen Flechtschritt, bei dem die Ausgangsgarne 5 im Vereinigungspunkt P zur Bildung der Dichtung 14 verflochten werden und einen Aufwindschritt, bei dem die Dichtung 14 vom Vereinigungspunkt P aus zu einer Spule gewickelt wird.
Bei der oben beschriebenen Maschine 1 wird der Flechtschritt in vollkommen üblicher Weise durchgeführt, und zwar durch die Bewegung der beweglichen Elemente 9, die dazu führen, daß die Litzen 5b sich mit den von den Haspeln 4 kommenden Kerngarnen 5a überlagern, aber auch durch den gleichzeitig auftretenden Zug, der durch die erzwungene Rotation der Walze 15 sowohl auf die Litzen 5b als auch auf die Kerngarne 5a wirkt, die jeweils von den Spulen 10 und den Haspeln 4 abgewickelt werden, die frei auf ihren Lagerungen rotieren können.
Alle Ausgangsgarne 5, also sowohl die Kerngarne 5a als auch die Litzen 5b treffen im Vereinigungspunkt P zur Bildung der Dichtung 14 zusammen.
Der Aufwickelschritt tritt bei einem Windungsdurchmesser D wegen der Anordnung des Vereinigungspunktes P auf der Oberfläche 15' der drehbaren Walze 15 ein. Aufgrund dieser Rotation werden die Kerngarne 5a und die Litzen 5b, die im Vereinigungspunkt weiter weg von der Oberfläche 15' der Walze 15 liegen, oder anders ausgedrückt, auf der äußeren Fläche der Dichtung 14, mit einer höheren Geschwindigkeit gezogen als die Kerngarne 5a und die Litzen 5b, die ganz nahe an der Oberfläche 15', oder anders ausgedrückt, auf der inneren Fläche der Dichtung 14 liegen, weil sie derselben Kurvenbahn folgen, aber auf einem größeren Kurvenradius liegen und diesen in einer bestimmten Zeiteinheit durchlaufen.
Das Ergebnis ist daher, daß die Dichtung 14, die durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt ist, in ihrer Ruhelage einen quadratischen Querschnitt aufweist und gekrümmt ist (Fig. 6), und zwar mit einem Biegeradius C, der im wesentlichen dem vorbestimmten Windungsdurchmesser D entspricht.
Die Fig. 7 zeigt eine Stopfbüchse 19 einer Pumpe, von der nicht alle Teile gezeigt sind und die einen Antriebsschaft 20 mit dem Radius C' besitzt. Die Dichtung 14, die durch das vorher beschriebene Verfahren hergestellt wurde, ist um den Antriebsschaft 20 innerhalb einer Kammer 21 aufgewickelt, die durch eine Buchse 22 gebildet ist und sie wird durch einen Stopfbuchsdeckel 23 zusammengedrückt.
Der Biegungsradius C der Dichtung 14 muß dem Radius C' des Schaftes 20 angepaßt sein. Es gibt eine direkte Beziehung zwischen dieser letzteren Größe und der Dicke S der Dichtung 14, so daß in Übereinstimmung mit der üblichen Praxis es auch möglich ist, für eine bestimmte Dicke S der Dichtung den exakten Wert des Durchmessers D des Zylinders 15 zu bestimmen, auf dem der Vereinigungspunkt P in der Maschine 1 angeordnet sein soll.
Was oben ausgeführt wurde, gilt natürlich auch für Stopfbüchsen für Ventilstangen.
Zusätzlich zu den vorher ausgeführten Vorteilen ist das Verfahren zur Herstellung der Dichtung für Stopfbüchsen schnell und wirtschaftlich auszuführen, und zwar mit den üblichen Einrichtungen.
Darüber hinaus eignet es sich auch für die Herstellung von Dichtungen mit unterschiedlichen Abmessungen, wobei der Windungsdurchmesser einfach durch Austausch der Walze verändert werden kann, wobei allerdings der Querschnitt nicht notwendigerweise rechtwinklig sein muß, sondern auch kreisförmig sein kann.
Die durch dieses Verfahren hergestellte Dichtung besitzt außerdem einen größeren Abriebwiderstand und kann sehr schnell in Gebrauch genommen werden.
Im Fall der Stopfbüchse für eine Pumpe ist die Menge der Flüssigkeit, die als Schmiermittel und als Kühlmittel dient und die zwischen der Innenfläche der Dichtung und der Oberfläche des Pumpenschaftes durchgeht, reduziert, wobei diese Menge allerdings auch wesentlich ist, um ein Brennen der Dichtung aufgrund von Reibung und übermäßigem Verschleiß zu verhindern.
Ein Fachmann kann natürlich verschiedene Variationen des Verfahrens zur Herstellung der Dichtung für Stopfbüchsen vornehmen, wie es vorher beschrieben ist, ebenfalls bezüglich der Maschine, um das Verfahren durchzuführen und bezüglich der so gebildeten Dichtung, um sich an verschiedene Voraussetzungen anzupassen. Alle solche Variationen aber fallen unter den Schutzumfang der Erfindung, die durch die folgenden Ansprüche gekennzeichnet ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer geflochtenen Dichtung für Stopfbüchsen, das einen Schritt aufweist, bei dem Ausgangsgarne (5) an einem Vereinigungspunkt (P) zur Bildung einer Dichtung (14) verflochten werden, gekennzeichnet durch einen Schritt des Aufwickelns der Dichtung (14) zu einer Spulenform, der am Vereinigungspunkt (P) beginnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Aufwickelns der Dichtung (14) bei einem vorbestimmten Windungsdurchmesser (D) eintritt.

3. Vorrichtung (1) zur Herstellung geflochtener Dichtungen für Stopfbüchsen, die eine Vielzahl von Haspeln (4) mit Ausgangsgarnen (5a) aufweist, die jeweils auf festen Stiften (6) drehbar angeordnet sind, sowie eine Vielzahl von Spulen (10) mit Ausgangsgarnen (5b), die drehbar auf entsprechend beweglichen Teilen (9) angeordnet sind und bei der die Ausgangsgarne (5a, 5b) der Haspeln (4) und der Spulen (10) zur Bildung einer Dichtung (14) zu einem Vereinigungspunkt (P) konvergieren, dadurch gekennzeichnet, daß der Vereinigungspunkt (P) auf der Oberfläche (15') einer Walze (15) der Vorrichtung (1) angeordnet ist, die sich dreht.

4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, bei der die Walze (15) einen vorbestimmten Durchmesser (D) aufweist.

5. Geflochtene Dichtung (14), die nach dem Verfahren des Anspruches 1 oder 2 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ihrem Ruhezustand gekrümmt ist.

6. Stoffbüchse (19), die mindestens eine Länge einer geflochtenen Dichtung (14) aufweist, die durch das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Länge der geflochtenen Dichtung (14) im Ruhezustand gekrümmt ist.