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Profilierte Packung Die Erfindung bezieht sich auf eine ringförmige
Packung, insbesondere für die Abdichtung einer drehenden Welle.
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Das Abdichten einer drehenden Welle, wobei sich eine Flüssigkeit rings
um die Welle befindet, ergibt immer Schwierigkeiten mit Rücksicht auf das Auftreten
und Verhindern eines Rinnens längs der Welle. Bei den bis jetzt bekannten Stopfbüchsen
hat man zur Abdichtung einige Windungen Packung viereckigen Durchmessers oder einige
Packungsringe genauer Abmessungen, z. B. einer geeigneten Asbestsorte, um die Welle
herumgelegt und mit Hilfe einer sog. Brille im Packungsraum derart zusammengepreßt,
daß eine Abdichtung gegen die Welle und gegen die Wand erreicht wurde.
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Diese Abdichtungsweise hat sich in manchen Fällen als nicht genügend
erwiesen, weil z. B. bei einer vibrierenden Welle die Packung einschlägt und nicht
unter allen Umständen eine gute Abdichtung gewährleistet ist.
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Durch ein weiteres Aufdrehen der Brille kann ein zeitweiliges Rinnen
längs der Welle vermieden werden, jedoch bleibt in der Praxis die Anwendung der
Packung in dieser Weise unzufriedenstellend.
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Man hat in ganz verschiedener Weise versucht, dies zu verbessern,
aber dies ist noch nicht in einfacher Weise gelungen.
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Die vorliegende Erfindung beschafft nunmehr eine einfache Lösung des
Problems.
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Die erfindungsgemäße ringförmige Packung aus elastisch verformbarem
Material ist dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige äußere Ringfläche mit einer
zentralen ringförmigen Aussparung versehen ist, so daß zwei entgegengesetzte Kräfte,
welche längs einer parallel mit der Ringachse in der Nähe der äußeren Ringfläche
verlaufenden Linie
wirken, Kräfte erregen, welche senkrecht zur
Ringachse hin bzw. von der Ringachse ab gerichtet sind.
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Erfindungsgemäß wird eine weiter verbesserte Packung dadurch erhalten,
das die ringförmige innere Ringfläche ebenfalls mit einer zentralen ringförmigen
Aussparung versehen ist.
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Eine wieder weitere Verbesserung wird dadurch erbalten, das der Axialschnitt
(Querschnitt) des Ringes sich verjüngend nach der Innenfläche ausgebildet ist, so
das die äußere Ringfläche größer als die innere Ringfläche ist.
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Durch diese Form der Ringinnenseite wird erreicht, das die Abdichtung
der Packung um die Welle herum praktisch durch zwei Linien oder schmale Flächen
erfolgt. Die Forderung, die Berührungsoberfläche zwischen Packung und Welle so schmal
wie möglich zu halten, was mit Rücksicht auf Reibungskräfte usw. einen@-erheblichen
Vorteil darstellt, läßt sich bei der erfindungsgemäßen Packung verwirklichen, während
trotzdem und sogar gerade dadurch eine sehr gute Abdichtung zustande kommt.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn der äußere Teil des Querschnitts
des Ringes die Form einer Mondsichel oder eine etwa ähnliche Form aufweist, welche
Ausbildung noch weiter veibessert werden kann, falls dei genannte Durchschnitt die
Form zweier mit den konvexen Seiten einander anliegender Mondsicheln aufweist.
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Wenn eine Kühlflüssigkeit oder ein Schmiermittel in an sich bekannter
Weise im Raum zwischen der Packung und der Welle benutzt wird, so kann die Packung
erfindungsgemäß mit einer oder mehreren Bohrungen zwecks Durchlas der Kühlflüssigkeit
oder des Schmiermittels versehen sein.
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Zwecks Verbesserung der .Abdichtung oder für den Fall, das auf zwei
Seiten der Packung Flüssigkeit vorhanden ist, .wird erfindungsgemäß eine Packung
angewandt, welche aus zwei oder mehreren gegenseitig verbundenen gleichförmigen
nebeneinanderliegenden. Teilen wie oben beschrieben besteht.
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Weitere Einzelheiten gehen aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand
der Zeichnung der Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Packung hervor, welche
beispielsweise dargestellt werden: Fig. i zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen
ringförmigen. Packung.
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Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt, wobei der obere Teil der Abbildung
eine einfache Packung und der untere Teil eine doppelte Packung veranschaulichen.
Der Axialschnitt ist der senkrecht auf die Zeichnungsfläche der- Fig. i stehende
Querschnitt.
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Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Packung um eine Welle herum angeordnet,
wobei der obere und der untere Teil der Abbildung verschiedene Ausführungsformen
des Packungsraums veranschaulichen.
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Fig. 4 zeigt die Kräfte, welche bei Benutzung der erfindungsgemäßen
Packung auftreten.
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Fig.5 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Packung in Axialschnitt. Die Fig. i bis 4 zeigen eine sich aus einem äußeren Teil
2 und einem inneren Teil 3 zusammensetzende Packung i. Der äußere Teil 2 weist im
Axialschnitt die Form einer Mondsichel auf.
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Der innere Ringdurchmesser ist dem der Welle gleich oder kann sogar
noch etwas größer als jener der Welle sein, um die herum die Packung anzubringen
ist. Das Anbringen läßt sich also sehr leicht durchführen. Die Packung erfordert
keine besondere Ausführungsform des Packungsraums oder der Brille. Der Packungsraum
kann eine ziemlich geringe Länge aufweisen, was bei vielen der bis jetzt benutzten
Packungen nicht der Fall ist.
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Durch das Anziehen der Brille 4,; wie in der oberen Hälfte der Fig.
3 angegeben, wird auf der einen Seite des Ringes eine Kraft P ausgeübt (Fig. 4),
wodurch auf der anderen Seite die Reaktionskraft Pr auftritt. Dadurch, das der Ring
sich aus seinem elastisch verformbaren- Material zusammensetzt, wird, die Breite
des Ringes abnehmen, während der Durchmesser züzunehmen versucht. Durch die besondere
Ausbildung des Axialschnitts wird sich der Ring ringsum im Packungsraum bei 6 und
7 und um die Welle bei 8 und 9 anlegen. Infolge des elastischen Materials in Kombination
mit der Form entsteht ein Gleichgewicht der Kräfte, wie in Fig.4 dargestellt, was
eine gute Abdichtung sichert.
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Wenn auf einer Seite des Ringes ein Flüssigkeitsdruck ausgeübt wird,
so wird dieser Druck eine Resultante D ergeben (in der Zeichnung mit einer Punktierlinie
veranschaulicht), welche P 2 Rauf der Seite von 9 entgegengesetzt ist, wodurch die
Abdichtung bei 9 also nur so lange gesichert ist, als P 3 größer als die durch die
abgeschlossene Flüssigkeit auf einer Seite erregte, senkrecht auf der Achse stehende:
Reaktionskraft ist. (Die Kraft D ist die resultierende Druckkraft sämtlicher senkrecht
auf einer Hälfte der Innenseite des Ringes stehenden Druckkräfte:) Die Horizontalkomponente
von D preßt den Ring mehr zusammen und vergrögert somit P3; die Vertikalkomponente
wirkt jedoch der Abdichtung entgegen.
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Dadurch, das ein Flüssigkeitsdruck auf nur eine Seite ausgeübt wird,
im vorliegenden Falle auf die linke Ringseite, wird infolge der Kraft D der Druck
P2 R auf der Seite von 9 abnehmen, jedoch wird P-2 R- auf der Seite von 8 zunehmen,
wodurch eine Abdichtung bei 8 dennoch gewährleistet bleibt.
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Infolge der Breiteveränderung der Packung ist der Abdichtungsdruck
auf der Abdichtungsfläche einstellbar. ' Wenn bei einem bestimmten konstanten Druck
'keine weitere Einstellung für notwendig gehalten wird, so kann die Ausführung des
Packungsraums noch viel einfacher sein, wie in der unteren Hälfte der Fig.3 angegeben.
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Der Raum ist hierbei mit einem Rande 5 versehen, welcher an die Stelle
der Brille tritt. Der Ring läßt sich leicht in dem Packungsraum anbringen, . und
infolge des Einspringens hinter dem Rande wird der erforderliche Druck auf den Ring
ausgeübt und ist die Abdichtung gleichfalls gesichert.
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F'ig. 5 zeigt eine veränderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Packung. Der Axialschnitt des
Außenteils 2 und jener des Innenteils
3 weisen beide die Form einer Mondsichel auf, und diese Mondsicheln sind mit ihren
Konvexseiten untereinander verbunden. Die äußere Mondsichel 2 ist vorzugsweise etwas
schwerer als die innere Mondsichel 3 ausgeführt. .
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Wenn eine Kühlflüssigkeit oder ein Schmiermittel in an sich bekannter
Weise im Raum io zwischen der Wand des Packungsraums und der Packung benutzt wird,
so können dieselben durch die Öffnungen i i oder 12 (Fig. 2) ihren Weg nach der
Welle finden.
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Die doppelte Ausführung der erfindungsgemäßen Packung, wie in der
unteren Hälfte der Fig. 2 veranschaulicht worden ist, welche Ausführung noch zu
mehreren Ringen ausgebreitet werden kann, ist besonders von Vorteil bei Abdichtung
von zwei Flüssigkeiten auf zwei Seiten der Welle oder bei einer Abdichtung zwischen
einem Vakuum und einer Flüssigkeit.
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Man benutzt ein Material, welches Elastizität als Haupteigenschaft
hat, und gestaltet die Packung derart, daß diese Eigenschaft so zweckmäßig wie möglich
benutzt wird zwecks dauernderAbdichtung. Das Materialsoll seine Elastizität behalten,
und wenn bei vibrierenden Wellen das Abdichten gesichert bleiben soll, so darf die
Hysteresis nicht bedeutend sein. Wenn alles dies der Fall ist, so gibt die Erfindung
die einfachste Lösung für das Abdichten.
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Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Packung sind u. a.:
i. Die Abmessungen können derart sein, daß beim Anordnen etwas Raum zwischen der
Welle und dem Ring und zwischen dem Packungsraum und dem Ring vorhanden ist. Infolge
der besonderen Ausbildung des Ringes wird ein hoher Federungsgrad' erreicht.
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Abhängig vom Anziehen der Brille nach dem Anordnen:derPackung wird
deräußereDurchmesser größer und der innere Durchmesser kleiner, wodurch sich der
Ring gegen die Achse und den Packungsraum legt. Die auf diese Weise angebrachte
Packung ergibt Einstellbarkeit für die nötige Federung zum Ausgleich von a) vibrierenden
Wellen, da der Ring unter dauernder Abdichtung der Welle folgt, b) eingeschlissenen
Achsenlagern und exzentrisch laufenden Wellen oder nicht genau zentrischen Wellen,
weil der Ring sich auf die richtige Stelle einstellen kann und eine gute Abdichtung
somit stets erhalten bleibt.
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2. An das Spiel der Welle in der Grundbüchse (den Grundring) des Packungsraums
und der Brille werden keine Anforderungen gestellt, d. h. dieses Spiel kann sehr
groß sein. Gegenüber den üblichen Packungen stellt dies einen erheblichen Vorteil
der erfindungsgemäßen Packung dar.
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Irgendwelche Beschädigung der rotierenden Welle durch Anlaufen in
die Grundbüchse oder in die Brille, wie dies bei den bis jetzt benutzten Packungen
infolge von Abnutzung der Fall sein kann, ist ausgeschlossen, zumal ein großes Radialspiel
angewendet werden kann. 3. Bei neu zu konstruierenden Dichtungen für rotierende
Wellen kann ein einfacher Packungsraum angefertigt werden, welcher den Abmessungen
der Spezialpackung und dem zu wählenden Abdichtungsdruck auf der Welle angepaßt
ist. Die Packung läßt sich dann ganz leicht in den Raum drücken.
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4. Es wird eine kürzere Bauart als mit der üblichen Stopfbüchse ermöglicht,
wodurch bei Anwendung einer einseitig gelagerten Welle eine leichtere Konstruktion
möglich ist und Vibrierungen der Welle sich leichter vermeiden lassen.
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5. Die Packung kann ebenfalls für eine zweiseitige Abdichtung ausgeführt
werden (Trennung von zwei Flüssigkeiten), wobei anstatt einem zwei ringförmige Teile
mit einem Zwischenraum an der Innenseite angeordnet werden. Es leuchtet ein, daß
für besondere Zwecke auch mehr als zwei Ringe miteinander vereinigt werden können.
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Die erfindungsgemäße Packung läßt sich aus jedem elastisch verformbaren
Material, z. B. aus Gummi, herstellen. Eine Metallausführung ist ebenfalls möglich,
vorausgesetzt, daß das Metall elastisch ist und sich unter Druck nicht bleibend
verformt.
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Die Packung ist in der Hauptsache für Abdichtung bei einer drehenden
Welle beschrieben worden, es ist jedoch klar, daß die Packung auch für andere Zwecke,
wie für Wasserstandglasröhre und Kolbenstangen, Verwendung finden kann.
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Obwohl die Ausführungsform mit einem Querschnitt in der Form einer
Mondsichel sich am geeignetsten erwiesen hat, beschränkt sich die Erfindung nicht
darauf. Viele Änderungsausbildungen sind möglich. Der Querschnitt kann z. B. die
Form eines Trapezes haben, dessen Parallelseiten je mit einer Vertiefung versehen
sind und dessen größte Parallelseite an der äußeren Ringseite liegt.