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Stopfbüchse Die Erfindung betrifft Mittel zur Verhütung oder Beschränkung
des Entweichens eines Fluidums durch eine Öffnung in der Wand eines Gefäßes, welches
ein Fluidum unter überatmosphärischem Druck enthält, während des Durchgangs eines
länglichen Körpers, wie eines isolierten Drahts oder Kabels durch diese Öffnung.
Der Kürze halber soll im folgenden immer nur von einem Kabel gesprochen werden.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stopfbüchse, welche Dichtungen aus weichem Gummi
enthält, die sich an die Oberfläche des sich bewegenden Kabels anlegen, indem ihre
äußere Oberfläche dem Drucke eines Fluidums ausgesetzt wird, welcher Druck der gleiche
oder ein verschiedener von dem Fluidumdruck im Gefäß sein kann. Nach der Erfindung
ist eine wirksame Stopfbüchse geschaffen, bei welcher die Reibung zwischen der Stopfbüchse
und der Oberfläche des sich bewegenden Kabels verringert und daher die Gefahr einer
Beschädigung dieser Oberfläche in entsprechender Weise verkleinert ist.
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Die Stopfbüchse gemäß der Erfindung besteht aus einem Stopfbüchsengehäuse
in der Form eines Zylinders, welcher eine Anzahl von in der Längsrichtung voneinander
getrennten Weichgummi-Dichtungen enthält. Jede Dichtung besteht aus einem flanschförmigen
Teil am Umfang von im wesentlichen geringeren Durchmesser als die Zylinderbohrung
und einem inneren konischen Teil mit einer mittleren Öffnung für das Kabel. Diese
Dichtungen, welche in dem Stopfbüchsenkörper so vereinigt sind, daß sie in die gleiche
Richtung, das ist die Richtung der Kabelbewegung, weisen, sind voneinander durch
ringförmige Scheiben zwischen den Randteilen am
Umfang -der Dichtungen
gettennt. Jede Trenn-. Scheibe hat einen Randteil; welcher verschiebbar in, dem
Stopfbüchsenkörper eingepaßt ist und sich über beide Seiten des mittleren Teils
der Scheibe hinausragend erstreckt, um sich an die' Flanschteile der benachbarten
Gug)mi-Dichtungen anzulegen und sie in axialer Ausrichtung miteinander und dem Stopf=
büchsenkörper 'zu halten; An einem Ende des Zylinders befindet sich eine Abschlußwand
mit einer mittleren Öffnung für den Durchgang des Kabels. Zwischen dieser Wand und
einer abnehmbaren Wand am entgegengesetzten Ende des Zylinders., sind die UmfangsflanschteilederGummi-Dichtungen
und die dazwischen angeordneten Trennscheiben festgeklemmt. , Jede der Zwischenscheiben
besitzt eine Anzahl von sich längs erstreckenden Schlitzen oder Löchern in ihrem
Randteil, welche dazu dienen, die ringförmigen, zwischen den Gummi-Dichtungen und
dem Stopfbüchsenkörper gebildeten Kammern in Verbindung miteinander zu halten. Von
diesen sich längs erstreckenden Schlitzen oder Löchern erstrecken sich Durchlässe
nach dem Innern der Scheiben und öffnen sich in den Raum zwischen den konischen
Teilen benachbarter Gummi-Dichtungenhinein. Ein oder mehrere Kanäle sind in der
Wand des Stopfbüchsenkörpers für die Zuleitung einer Druckflüssigkeitzu den miteinander
in Verbindung stehenden ringförmigen. Kammern vorgesehen.
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Die Erfindung soll :nun noch eingehender unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben werden, welche darstellen: Fig. i eine Ansicht, teilweise
im Längsschnitt und teilweise im Aufriß, einer beispielsweisen Ausfr-uhrungsform
einer. Stopfbüchse gemäß der Erfindung, angeordnet auf einem Befestigungsstück zur
Anbringung am Auslaßende eines rohrförmigen Gefäßes, welches Dampf unter Überatmosphärendruck
enthält und als Vulkanisierkammer dient, Fig. 2 und 3 einen Querschnitt durch die
Stopfbüchse der Fig. i gemäß den Linien II-II und III-III, Fig. 4 einen Längsschnitt
durch ein anderes Beispiel einer neuen Stopfbüchse, welche am Auslaßende Cines rohrförmigen
Gefäßes, Wasser unter Überdruck enthaltend, angeordnet ist, Fig. 5 eine Ansicht,
:teils im Aufriß und teils im Schnitt, einer Stopfbüchse ähnlich der in Fig. i gezeigten,
die am Auslaßende eines Rohrs für eine Flüssigkeit, die unter überatmosphärischem
Druck steht, angeordnet ist.
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Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, daß in allen drei Fällen die
Stopfbüchse aus einem Körper i von zylindrischer Form besteht, ,welcher eine Anzahl
von längs voneinander getrennten Weichgummi-Dichtungen 2 enthält. Jede Dichtung
besteht aus einem Flanschteil 3 am .Umfang von im wesentlichen geringerem Durchmesser
als die Zylinderbohrung und einem inneren konischen Teil 4 mit einer mittleren Öffnung
5 für den Durchgang des nichtgezeichneten. Kabels. Die Öffnung 5 kann normalerweise,
beträchtlich .kleiner als der Kabelquerschnitt sein und durch elastisches Nachgeben
der konischen Wand vergrößert werden. Sie kann aber auch von der gleichen Größe
öder nur ganz wenig kleiner als der Kabelquerschnitt sein. Im letzteren Fall wird
vorgezogen, die Wand des konischen Teils etwas dicker als im ersten Fall zu machen
und, wie in Fig. 4 gezeigt, sie von der größten Dicke an der Basis zur geringsten
an der öffnung zu verjüngen. In beiden Fällen beträgt der konische Winkel der Dichtung
in ihrer nichf zusammengedrückten Form vorzugsweise 6o°. Die Gummi-Dichtungen 2
sind voneinander durch ringförmige Zwischenscheiben 6 getrennt, von welchen jede
einen Randteil 7 besitzt, welcher verschiebbar in der Zylinderbohrung eingepaßt
ist und sich über beide Seiten des mittleren Teils 8 der Scheibe vorspringend erstreckt,
um sich an die Flanschteile 3 der benachbarten Gummi-Dichtungen 2 anzulegen und
sie in axialer Ausrichtung miteinander und dem Flanschbüchsenkörper zu halten.
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Am Eingangsende des Zylinders befindet sich eine Abschlußwand 9 mit
einer mittleren Öffnung io für den Durchgang des Kabels. Zwischen Wand 9 und einer
abnehmbaren Wand i i am Auslaßende des Zylinders sind die ringförmigen Flanschteile
3 der Gummi-Dichtungen und die dazwischen angeordneten Trennscheiben 6 festgeklemmt,
welch letztere aus Metall, z. B. Messing, bestehen. Wie aus Fig. --
ersichtlich,
besitzt jede Zwischenscheibe eine Anzahl von längs verlaufenden Schlitzen oder Löchern
12 in ihrem Randteil 7, welche dazu dienen, die ring-, förmigen; zwischen
den Gummi-Dichtungen und dem Stopfbüchsenkörper i gebildeten Kammern 13 in Verbindung
miteinander zu halten. Von diesen Schlitzen oder Löchern 12 erstrecken sich Durchlässe
14 nach innen zu der Scheibe und münden in den Raum zwischen den konischen Teilen
4 der benachbarten Gummi-Dichtungen. Die Durchlässe 14 sind im Hinblick auf die
Achse der Stopfbüchse radial gezeigt, was aber nicht wesentlich ist. Die Fig. i
zeigt die längs verlaufenden Schlitze oder Löcher 12 gleichmäßig um den Rand jeder
Zwischenscheibe herum verteilt. Dies ist vorzuziehen, wenn das Kabel kreisförmigen
Querschnitt besitzt.
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Die abnehmbare Endwand i i des Stopfbüchsenkörpers i besitzt die Form
einer Handmutter, weiche zum Aufschrauben auf das offene Ende des Stopfbüchsenkörpers
geeignet ist und einen ringförmigen Nabenteil 15 besitzt. Der letztere ist einwärts
gegen das Innere des Stopfbüchsenkörpers gerichtet und geeignet, mit der Fläche
einer Druckscheibe 16 in Eingriff zu treten, welche verschiebbar in der Bohrung
des Stopfbüchsenkörpers eingepaßt ist und auf der anstoßenden Endfläche des Randes
3 der ihr am nächsten befindlichen Gummi-Dichtung 2 sich abstützt. Vorzugsweise
ist der anstoßende innere Rand der Druckscheibe 16 abgerundet urld bildet eine Abstützung
für den konischen Teil der ' Dichtung. Es ist indessen zu beachten, daß diese Druckscheibe
weggelassen und die Fläche der ringförmigen Nabe 15 unmittelbar auf die Endfläche
des Randes der nächsten Gummi-Dichtung 2 abgestützt werden- kann.
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Wie in den Zeichnungen dargestellt, wird auch
bevorzugt,
zwischen die befestigte Endwand der Stopfbüchse und die ihr am nächsten kommende
Gummi-Dichtung ein Metallfutter 17 anzuordnen, welches als Führung dient,
um das Kabel zentral im Hinblick auf die Stopfbüchse zu lagern. Wie sich am klarsten
aus Fig. 3 ergibt, besitzt dieses Futter 17 einen Randteil 18, welcher hinsichtlich
des in Eingriff mit der Gummi-Dichtung 2 stehenden Nabenteils längs verschoben ist,
um so einen ringförmigen lichten Raum zwischen der befestigten Endwand 9 der Stopfbüchse
und dem Rand 18 frei zu lassen und sich an das hintere Ende der benachbarten Gummi-Dichtung
2 anzulegen. Der Rand 18 ist mit Schlitzen oder Öffnungen i9 in gleicher Weise wie
die Ränder der Trennscheiben 6 versehen.
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Die Kanäle für die Zuleitung von Druckflüssigkeit zu den miteinander
verbundenen Ringkammern 13 besitzen die Form von längs verlaufenden Durchlässen
20 in der Endwand 9 der Stopfbüchse, welche rund um die mittlere Kabelöffnung io
verteilt sind. Diese Durchlässe münden in die Ringkammer zwischen der Endwand 9
und dem geschlitzten oder durchlöcherten Rand 18 des Führungsfutters 17.
Wenn
das Führungsfutter 17 weggelassen ist, münden die Kanäle 20 unmittelbar in
die Ringkammer zwischen der ersten Gummi-Dichtung 2 und der ringförmigen Wand des
Körpers i.
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Mehr ins einzelne gehend ist aus Fig. i ersichtlich, daß die äußere
Endfläche des Stopfbüchsenkörpers einen Hahn umfaßt, welcher von einer konischen
Endfläche umgeben ist. Der erstere paßt in die Bohrung eines Rohres 21, und die
letztere legt sich an eine entsprechende Fläche am Ende des Rohres 21, welches mittels
einer Schraübenverbindung an das kurze Rohrstück 22 befestigt ist, das seinerseits
eine Flanschverbindung mit dem äußeren Ende der rohrförmigen Vulkanisierkammer 23
zu bilden geeignet ist. Stopfbüchsenkörper i und Rohr 21 werden mittels einer auf
dem Rohr 21 gängigen Mutter 24 zusammengehalten. Auf einer konischen Fläche 25 ist
auf Rohr 21 ein Ring 26 eingepaßt, welcher durch eine Mutter 27 an seiner Stelle
gehalten wird. In der inneren Oberfläche dieses Rings befindet sich eine Nut 28,
welche eine ringförmige, das Rohr 21 umgebende Speisekammer bildet. Diese Speisekammer
steht mit den Kanälen 20 im Stopfbüchsenkörper mittels einer Anzahl von längs verlaufenden
Durchlässen 28 und radial in der Rohrwand sich erstreckenden Durchlässen 29 in Verbindung.
Die Notwendigkeit, eine Ausrichtung der Durchlässe 20 und 28 zu sichern, wird durch
die Schaffung von entsprechenden ringförmigen Nuten 30 in den verbundenen
Oberflächen des Körpers i und des Rohres 21 vermieden. Statt dessen können Stopfbüchsenkörper
i und Rohrei aus einem Stück sein. Wasser oder eine andere geeignete Druckflüssigkeit
wird der ringförmigen, das Rohr 21 umgebenden Speisekammer mittels eines Zuleitungsrohrs
31 zugeführt.
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Wo, wie in allen dargestellten Beispielen, längs verlaufende Durchlässe
20 in der Endwand des Stopfbüchsenkörpersfür dieZuführung einerDruck-Flüssigkeit
zur Stopfbüchse vorgesehen sind, kann die Stopfbüchse, wie in Fig.4 gezeigt, so
in der Auslaßöffnung in der Wand eines Flüssigkeit unter Druck enthaltenden Gefäßes
angeordnet sein, daß diese Durchlässe in das Druckgefäß selbst münden. Hierdurch
werden die -Teile 21 und 26 überflüssig, welche gebraucht werden, wenn das Druckmittel,
z. B. Wasser, welches zur Stopfbüchse zugeführt wird, sich von dem in dem Gefäß
enthaltenden Druckmittel, z. B. Dampf, unterscheidet, an welchem die Stopfbüchse
gebraucht wird.
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In einigen Fällen, so wenn das Kabel unmittelbar von einer Vulkanisierkammer
in eine Kühlkammer geht, ist es erforderlich, eine Stopfbüchse zwischen zwei Gefäßen
vorzusehen, welche verschiedene Druckfluida enthalten oder welche die gleichen Fluida
unter verschiedenem Druck enthalten. In manchen Fällen kann das Druckmittel für
das zweite Gefäß in dieses Gefäß durch die Stopfbüchse eingeführt werden. Zu diesem
Zweck können Kanäle 32 in der abnehmbaren Endwand vorgesehen sein, welche von einer
ringförmigen Vorratskammer 33 .kommen, die ihrerseits durch eine ringförmige Nut
um die Nabe 15 herum der Mutter ii gebildet ist. Diese Kammer wird durch eine Zuleitung
34 gespeist, welche mit der Kammer 33 durch eine Reihe von längs verlaufenden Durchlässen
34 in der Wand des Stopfbüchsenkörpers in Verbindung steht.
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Die symmetrische Anordnung von Durchlässen für den Zutritt von stützender
Druckflüssigkeit zu den Gummi-Dichtungen der neuen Stopfbüchse sichert wesentliche
Gleichmäßigkeit des Drucks zwischen Dichtung und Kabel auf dem ganzen Umfange und
verringert dadurch jegliche Neigung der Stopfbüchse, das durchgehende Kabel zu verformen:
Dies ist von wesentlicher Bedeutung, wenn die Stopfbüchse am Austrittsende einer
Vulkanisierkammer für das Vulkanisieren von mit Gummi überzogenen Drähten und Kabeln
in einem kontinuierlichen Verfahren gebraucht wird. Wenn die Stopfbüchse als Auslaßstopfbüchsegebra@ucht
werden soll, gibt die Anordnung einer Anzahl von Kanälen in der Endwand des Stopfbüchsenkörpers
in Verbindung mit der Bildung von getrennten, aber miteinander in Verbindung stehenden
Ringkammern zwischen jeder Gummi-Dichtung und der Stopfbüchsenwand die Gewißheit,
daß der stützende Druck der Flüssigkeit bei der innersten Gummi-Dichtung, wo es
am meisten erforderlich ist, seinen Höchstwert besitzt. Der auf die übrigen Dichtungen
ausgeübte stützende Druck kann infolge des Labyrinthcharakters des Weges geringer
sein. Dies ist indessen kein Nachteil, weil der Druck jeder entlang der Kabeloberfläche
vom Gefäß aus sickernden Flüssigkeit bei jeder Dichtung verringert und daher auch
die Neigung der Dichtung vom Kabel hinweggehoben zu werden, verkleinert wird.
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Wo die Stopfbüchse am Auslaßende eines Wasser unter Druck enthaltenden
Kühlrohrs gebraucht wird, in welches das Kabel beim Verlassen der Vulkanisierkammer
eintritt, kann es vorteilhaft sein, ein geringes Entweichen von Wasser durch die
Stopfbüchse zu gestatten, um die Temperatur des
Kühlrohres konstant
zu halten. In solchen Fällen hat sich die Möglichkeit ergeben, auf eine besondere
Zuführung von Wasser oder einer anderen Flüssigkeit zwecks Ausübung äußeren Druc4s
auf die konischen Teile der Gummi-Dichtungen der Stopfbüchse zu verzichten. Wie
in Fig. 5 gezeigt, kann dabei. die Stopfbüchse am Auslaßende des Kühlrohrs 37 mittels
eines Verbindungsstücks 36 gesichert sein, welches die Kanäle 20 in der Endwand
der Düse abblendet. In diesem Fall verläßt man sich auf die natürliche Federwirkung
in den Gummi-Dichtungen, um für die Aufrechterhaltung des eiforderlichen Drucks
im Kühlrohr zu sorgen.
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Unter dem Begriff Gummi=Dichtung sollen außer Dichtungen aus vulkanisierten
Naturgummizusammensetzungen auch Dichtungen ans anderen geformten. Stoffen verstanden
werden, z. B. Neoprenzusammensetzungen, welche gleiche Eigenschaften hinsichtlich
Biegsamkeit und Elastizität bei der Arbeitstemperatur der Stopfbüchse besitzen.
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Im vorhergehenden ist der Stopfbüchsenkörper als Zylinder beschrieben
worden. Es ist zu beachten, daß dieser Ausdruck nicht eng auszulegen ist und. daß
unter Erwähnung der Zylinderbohrung nicht notwendigerweise verstanden werden muß,
daß. diese Bohrung kreisförmigen Querschnitt oder überall den gleichen Querschnitt
besitzt. In den Zeichnungen sind die Gummi-Dichtungen in jedem Stopfbüchsenkörper
und die sie trennenden Scheiben als gleich dargestellt, aber es ist zu beachten,
daß Dichtungen von verschiedenem äußeren Durchmesser und verschiedenen Dicken in
der gleichen Stopfbüchse gebraucht werden können, z. B. stärkere Dichtungen am Eintritts-
als am Austrittsende, und daß die Ringkammern 13 am Auslaßende breiter als
am Einlaßende sein können, um für eine Verringerung des Drucks der stützenden Druckflüssigkeit
zu sorgen. In solchen Fällen kann die Zylinderbohrung stufenartig sein.