DE7811719U1

DE7811719U1 - Stopfbuchsdichtung

Info

Publication number: DE7811719U1
Application number: DE7811719U
Authority: DE
Original assignee: Daume Achim Ing(grad) 3006 Burgwedel
Current assignee: Daume Achim Ing(grad) 3006 Burgwedel
Publication date: 1978-09-14

Description

3 πλΝ^ηντ,η Hannover, den 14.06.1978

Betr.: D 273/A/mü - Anmelder: Herr Ing.grad.Achim Daume AZ. : G 78 11 719.8 ' Erigenser Weg 1

3006 Burgwedel 1

"Stopfbuchsdichtung"

Die Erfindung betrifft eine wartungsarme Stopfbuchsdichtung für Wellen und bewegte Stangen zur Abdichtung gegen unter hohen Drücken und Temperaturen stehende Flüssigkeiten und Gasec

Für das Dichten bewegter Stangen und Wellen werden bekanntlich Stopfbuchodichtungen verwendet, bei denen eine Stopfbuchse eine Packung aus Dichtmaterial in axialer Richtung so stark preßt, daß sich der Packungsring radial sowohl an der öpv--gten Stange oder Welle als auch am Gehäuse abdichtend anlegt,.wobei der Aufnahmeraum für die Packung zylindrisch gestaltet ist. Von einem Anpressen der Packung durch abgeschrägte oder zugespitzte Flächen wurde bisher abgesehen, da sie nach Auffassung der Fachwelt keinen besonderen Vorteil vor einer zylindrischen Begrenzung haben. Es ist lediglich bekannt, einteilige ungeschlitzte, einteilige geschlitzte oder mehrteilige Ringe mit kegelförmigen Stirnflächen, die von äußeren Ringen pi it entsprechenden kegligen Stirnflächen umfaßt werden, als Dichtmaterial zu verwenden, wobei die inneren Ringe bei axialem Druck nach innen gepreßt werden. Die Querbeweglichkeit durch die Keilwirkung der ein- oder mehrteilig ausgebildeten Ringe ist jedoch sehr gering. Bei allen bisher bekannten Stopfbuchsarten ergeben sich immer noch Schwierigkeiten bei der Beherrschung hoher Drücke und Temperaturen.

In neuerer Zeit wurden Stopfbuchspackungen aus Reingraphit eingesetzt. Graphit ist beständig gegen die

meisten Medien und einsetzbar für hohe Betriebsdrücke |

und Temperaturen. Ferner bietet Graphit eine dauerhafte \

Selbstschmierung und eine damit verbundene geringe Rei- |

bung. Mit solchen Packungen konnten erheblich bessere f

Ergebnisse erzielt werden. |

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtung der eingangs
genannten Art so zu gestalten, daß deren Dichtwirkung
auch bei höchsten Temperatur- und Druckansprüchen sichergestellt ist, und gleichzeitig die Wartungsfreiheit erheblich erhöht wird. Die erfindungsgcfnäße Lösung ist
dadurch gekennzeichnet, daß der die Dichtpackung aufnehmende Packungsraum mit unterschiedlich großen Stirnflächen ausgeführt ist. Vorteilhafterweise wird dies durch _[s eine Konizität des Packungsraumes erreicht, der mit an sich I bekannten, kompressiblen Packungsringen aus Reingraphit ge- \

I füllt ist. Ferner können die Packungsringe durch eine axial J wirkende Druckfeder belastet werden. Versuche haben be- I stätigt, daß durch die Ausbildung des Packungsraumes, ins- \ besondere in Verbindung mit einer Federvorbelastung die | Wartungsfreiheit auch bei höchsten Drücken und Temperaturen | um ein vielfaches gegenüber den bisher bekannten Ausführungen | erhöht ist. Die erfindungsgemäße Stopfbuchsdichtung kann | besonders vorteilhaft auch bei bewegten Stangen_s beispiels- i weise bei Ventilkörpern Verwendung finden, wobei insbe- 1 sondere in einem solchen Fall zur Druckentlastung des
Ventilkörpers die Möglichkeit besteht, diesen in Längsrichtung zu durchbohren und somit die Oberseite der Stopfbuchse mit dem Druck zu beaufschlagen, der auf der An—
Strömseite herrscht. Dies wird durch die hervorragende,
allseitige Dichtwirkung ermöglicht. Der Druck kann sich
nicht durch die Packung hindurch in den Abströmraum des
Ventils fortsetzen. Dadurch kann er eine die Druckfeder

I till

unterstützende Kraftkomponente entwickeln, Bei solchen Ausführungen kann daher die Stärke der die Dichtpackungen belastenden Druckfeder herabgesetzt werden, beziehungsweise, es besteht die Möglichkeit, diese Federn vollständig einzusparen. Der Ventilkegel ist bei den hohen Betriebsdrücken entlastet, so daß die für die sichere Abdichtung des Ventils aufzubringenden Spindelkräfte sehr gering sind.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1 die Abdichtung an der Welle, Fig. 2 die Verwendung eines sich in

Achsrichtung bewegenden Ventilkörpers.

Eine Welle 1 ist von einem Gehäuseteil 3 umgeben und gegen dieses durch eine Stopfbuchsdichtung, bestehend aus der Dichtpackung 4 und der Stopfbuchse 5, abgedichtet. Die Dichtpackung 4 besteht aus kompressiblem, elastischen Graphit, der vorzugsweise vorverdichtet ist. Eine Druckfeder 6 unterstützt zusätzlich die Elastizität der Dichtpackung. Der Federsatz ist so stark dimensioniert, daß dieser die Dichtpackung fest genug allseitig gegen die Wellei , die Buchse 5 und das Gehäuse 3 drückt. Durch die Drehbewegung der Welle 1 tritt ein Packungsverschleiß auf. Der Verschleiß bedeutet eine Volumenverminderung des Graphits. Ohne eine Federunterstützung wäre die Eigenelastizität durch den Verschleiß verbraucht, so daß keine genügende Dichtung mehr vorhanden wäre. Durch die Druckfeder 6 bleibt die Elastizität auch bei einem Verschleiß erhalten. Versuche haben ergeben, daß zwar selbst ohne

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eine Federunterstützung die Dichtpackung 4 bereits weitgehend wartungsarm ist. Durch den Einsatz der Feder 6 wurde jedoch die Wartungsfreiheit auf ein vielfaches erhöht. Die Schraubkappe 2 hält das gesamte Dichtpaket, gestehend aus der Feder 6, der Buchse 5 und der Packung 4 zusammen. Der Packungsraum ist im unteren Teil konisch Ausgebildet. Der obere, zylindrische Teil dient zum Nachstoßen der Buchse 5 zum Ausgleich des Verschleißvolumens, to daß der Dichtungssatz elastisch bleibt. Durch die Konitität des Packungsraumes wird eine zusätzliche, radial wirkende Kraftkomponente erzeugt, die zu einer besseren dichtung führt. Dies hat sich insbesondere bei höchsten Betriebsdrücken bewährt. Gerade die Kombination höchster Betriebsdrücke und höchster Temperaturen strömender Medien ist außerordentlich schwierig zu beherrschen, was mit dem gezeigten Ausführungsbeispiel in hervorragender Weise gelungen ist. Hinzu kommt der besondere Vorteil, daß reines Graphit gegen die meisten Medien beständig ist. Der Temperaturbereich, der mit einer erfindungsgemäßen Dichtung beherrscht werden kann, reicht von -200⁰C bis +65O⁰C. Der Haximale Betriebsdruck kann bis zu 400bar betragen.

Die Ausführungsform gem. Fig. 2 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie Fig. 1, jedoch ist hier beispielsweise die Welle flurch einen Ventildrosselkörper 8 ersetzt, der in Axialrichtung durch die Ventilkörperstange 9 bewegbar ist. Die gezeigte Anordnung findet beispielsweise bei Armaturen Anwendung. Der untere Raum, in dem der Druck p. herrscht, ist durch eine Bohrung 10 mit dem oberen Raum 14 verbunden. Im oberen Raum herrscht somit der Druck p„, der gleich dem Druck ρ ist. Der Ventildrosselkörper 8 ist in geschlossener Stellung gezeigt, d.h. die Dichtkanten liegen aufeinander. Ist das Ventil vom unteren Raum 13 her belastet, so steht

i % 1 I >

-P-

der Druck p.. im oberen Raum 14 ebenfalls an, der damit gleich dem Druck p₂ der Oberseite ist. Der Abströmraum hat meist den niedrigeren Druek p„ (bei geö.f-fnetem Ventil). I Die Dichtpackung 4 ist nun vom Abströmraum 12 her mit p„

I und vom oberen Raum 14 mit p„ belastet. Durch die Druck-

I Differenz zwischen p₂ und p„ und die unterschiedlich

großen Flächen ergibt sich eine nach unten gerichtete

I Kraftkomponente, die zunächst zu einer axial gerichteten

§ Pressung führt, welche in Abhängigkeit von der Konizität

§ des Packungsraumes und der Plastizität der Dichtpackung

I · zu radial gerichteten Preßkomponenten mit einer hervor-

I . . ragenden Dichtwirkung führt. Voraussetzung hierfür ist, j daß die Dichtung über weite Bereiche am Umfang und der

Länge abdichtet, damit unterschiedlich belastete Flächen entstehen. Gerade dafür ist Graphit ausgezeichnet geeignet. Es ist gut plastisch verformbar und paßt sich gut dem I, Packungsraum, der durch die Ventilkappe 8, die Buchse 5

U und das Gehäuse 3 gebildet wird, an. Die Feder 6 unter-

j? stützt auch hier, wie in Fig. 1, die Elastizität der Dicht-

t ' packung 4. Die Feder selbst wird durch die Schraube 2 vor-

1 gespannt.

I Wird der Ventilkörper 8 in Hubrichtung bewegt, so daß sich

I die Dichtkanten voneinander entfernen, steigt der Druck ρ

i an. Ist P₁ dem Druck p„ gleich geworden, dann ist auch p₂

I gleich p_. Infolge der unterschiedlich belasteten Flächen

I der Dichtung jedoch wird der Satz nach wie vor in Preß-

^Hi richtung gedruckt. Der Dichtdurchmesser 15 und der Ventilkegeldurchmesser können eine annähernd gleiche Fläche bilden. Dadurch ist der Ventilkörper 8 weitgehend gegen Auf- oder Abtriebskräfte entlastet. Die Längsbohrung 10 des Ventilkörpers 8 ist an sich bekannt, und wurde bei Kunststofföichtungen angewandt. Bei höheren Drücken und Temperaturen

scheiterte jedoch der Einsatz. Insbesondere hier ist die konische Ausbildung des Packungsraumes in Verbindung mit Graphit vorteilhaft, bei hohen und höchsten Temperaturen sowie Drücken einsetzbar, und darüber hinaus unter diesen Bedingungen weitgehend wartungsfrei. Bei den dargestellten Beispielen sind die unterschiedlich großen Stirnflächen der Packungsräume durch eine Konizität miteinander verbunden, jedoch besteht ebenso die Möglichkeit, eine absatzartige Verjüngung vorzunehmen, was jedoch dem Nachschieben von Packungsmaterial zur kleineren Stirnfläche hin einen größeren Widerstand entgegensetzt.

- SCHUTZANSPRÜCHE - 7 -

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SCHUTZANSPRÜCHE

. Wartungsarme Stopfbuchsdichtung für Wellen und bewegte Stangen zur Abdichtung gegen unter hohen Drücken und/oder Temperaturen stehende Flüssigkeiten und Gase, dadurch gekennzeichnet, daß der die Dichtpackung (4) aufnehmende Packungsraum mit unterschiedlich großen Stirnflächen ausgeführt ist.

2. Stopfbuchsdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Packungsraum mit einer Konizität versehen und an sich bekannten, kompressiblen Packungsringen (4) aus Reingraphit gefüllt ist.

3. L'oopfbuchsdichtung nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Packungsringe durch eine axial wirkende Druckfeder belastet sind.

4. Stopfbuchsdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, zur Verwendung für Ventile, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfbuchsoberseite über eine Bohrung (10) mit dem Druck (p-) der Ventilkörperanströmseite beaufschlagt ist.

5. Stopfbuchsdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Packungsraum im Eingriffsbereich der Stopfbuchse (5) oberhalb der Konizität mit einem zylindrischen Wandabschnitt versehen ist.

6. Stopfbuchsdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konizität an beiden Enden in zylindrische Facküngsraumabschnitte übergeht.