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Stopfbüchse für bei niedrigen Temperaturen arbeitende Maschinen Die
vorliegende Erfindung betrifft Stopfbuchsen für bei niedrigen Temperaturen, d. h.
bei Temperaturen von unter o°, arbeitende Maschinen, insbesondere Entspannungsmaschinen,
welche in Anlagen zur Verflüssigung von Gasen benutzt werden, und Pumpen für flüssigen
Sauerstoff oder andere Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt.
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Die die Stopfbuchsen durchdringenden Stangen dieser Maschinen sind
bei ihrem Austritt in die Atmosphäre der Bereifung ausgesetzt, und die aufeinanderfolgenden
Rückwärtshübe führen zu einer Ansammlung des Reifs in den Packungen, welche so schnell
außer Betrieb gesetzt werden.
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Zur .Abstellung dieses Übelstands und zur Verlängerung der Lebensdauer
der Packungen der Stopfbuchsen hat man vorgeschlagen, diese durch den Umlauf eines
Strömungsmittels mit einer über o° liegenden Temperatur zu erwärmen. Dieser Umlauf
erfolgt entweder in Kammern des Stopfbuchsenkörpers oder im Innern eines in die
Packung eingeschalteten und die Stange umgebenden Hohlkörpers.
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Diese Lösung weist insbesondere den Nachteil auf, daß sie zu der Maschine
eine besondere Anlage zur _Aufrechterhaltung des Umlaufs des Strömungsmittels zur
Erwärmung hinzufügt, welches im allgemeinen durch eine Flüssigkeit (C51 oder Wasser)
oder durch Wasserdampf gebildet wird, wobei diese Anlage gegen die Packung der Stopfbuchse
unbedingt isoliert sein muß und keine unmittelbare Berührung mit der Stange haben
darf.
Die Erfindung hilft diesen Übelständen ab und ist dadurch
gekennzeichnet, daß das der Erwärmung dienende Str<itnungsmittel durch das Arbeitsmittel
der Maschine gebildet wird, das vorher erwärmt wurde.
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Dieses Kennzeichen der Erfindung zeigt sofort, <laß der Umlauf
des Strömungsmittels zur Erwärmung von der Maschine selbst erzeugt wird und daß
dieses Strömungsmittel in unmittelbarer Berührung mit der Packung der Stopfbuchse
und der zu erwärmenden Stange gebracht werden kann. Das in der Stopfbuchse durch
Undichtigkeiten austretende Strömungsmittel, kann in dem Erwärmungskreis aufgefangen
werden, wobei übrigens diese Verluste durch Undichtigkeiten sehr klein sind, cla
der Druck des Strömungsmittels zur Erwärmutig dieselbe Größenordnung haben kann
wie der höchste Betriebsdruck in der Maschine.
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Die Erfindung ist besonders auf Pumpen für verflüssigte Gase anwendbar,
welche in den Anlagen zur Füllung von Flaschen mit verdichtetem Gas i>enutzt werden,
insbesondere auf Pumpen für flüssigen Sauerstoff zur Füllung von Flaschen mit gasförmigem
verdichtetem Sauerstoff. In diesem Fall kann die Erfindung in sehr einfacher Weise
dadurch ausgeführt werden, daß man durch die Stopfbuchse die Gesamtheit oder einen
Teil des Gases strömen läßt, welches mit einer für die ge-\viitischte Wirkung hinreichenden
Temperatur aus dein Verdampfer oder dein zwischen der Förderseite der Pumpe und
den mit verdichtetem Gas zu füllenden Flaschen angeordneten Erwärmungsbehälter austritt.
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Die Zeichnungen zeigen nur beispielshalber eine Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Stopf-1,tichsf- für eine Pumpe für flüssigen Sauerstoff.
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Abh. i ist ein Axialschnitt der Gesamtanordnung der Stopfbuchse.
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\bh. 2 ist ein Teilquerschnitt längs der Linie 11-I1 der Abb. i.
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\bb.3 utrd q sind der Ansicht der Abb.2 ähnliche Ansichten von Ausführungsabwandlungen.
Die den Tauchkolben bildende Stange i wird bei ihi-ent austritt aus dem Zylinder
oder Pumpenkörper = in einer Stopfbuchse geführt, deren Körper 3 bei .4 auf den
Zylinder aufgeschraubt ist. I )ie Packung der Stopfbuchse besteht gemäß der bei
Pumpen für Flüssigkeiten mit sehr niedrigem Siedepunkt üblichen Praxis aus einem
Stapel von Scheiben 5 aus gestanztem Leder, welche zwischen den beiden üblichen
metallischen Druckstücken 6 und 7 durch Anziehen der Überwurfmutter R zusammengepreßt
werden.
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Erfindungsgemäß ist die Packung in mehrere "feile. zwei in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel, unterteilt, und zwar durch Einschaltung einer Metallhülse 9,
welche sich wie ein bewegliches Druckstück zur Übertragung des Preßdrucks der gesamten
Packung verhält. Diese Hülse, deren Stellung nach Maßgabe der Nachstellung des Preßdrucks
veränderlich ist. ist an der Stelle einer \'erclickutig to des Körpers der Stopfbuchse
angeordnet, in welcher zwei Querkammern i i angeordnet sind, welche mit Gewinde
versehen sind, um mit der Zufuhr bzw. der Abfuhr des Heizgases verbunden zu werden.
Bei der Ausführungsform der Abb. i und 3 sind die beiden Kammern i i in derselben
Axiale-bene angeordnet, welche die Ebene der Abbildung ist. Die anzuschließenden
Leitungen 12 und 12° sind z. B. in einer Hülse oder Düse 13 eingeschraubt, welche
unter Zwischenschaltung einer geeigneten Dichtung 1.I durch Anziehen der in das
Gewinde der Kammer i i eingeschraubten :Muffe 15 gegen eine Auflagefläche des Stopfbuchsenkörpers
angepreßt wird.
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Die Hülse g «eist zwei Rillen 16 auf, «-elche beiderseits eines rohrförmigen
Mittelteils 17 zwei Ringräume für den Umlauf des Gases in unmittelbarer Berührung
mit dem Körper der Stopfbuchse und mit der Stange i bilden, wobei diese beiden Ringräume
miteinander durch Löcher i8 in Verbindung stehen, «-elche in dem 'Mittelteil 17
angebracht und auf den ganzen Vmfang desselben verteilt sind.
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Zur Verbesserung des l"inlaufs des Heizgases um die Stange i kann
man, wie 1>ei dem _\usführungsbeispiel der Abb.3 gezeigt. die Außerkammer zwischen
der Hülse und der Seitenfläche der Bohrung des Stopfbuchenkörpers mit Hilfe von
an dem Mittelstück 17 der Hülse angebrachten Rippen 17° unterteilen.
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Bei der in Abb. d. gezeigten Ausführungsabwandlung liegen die beiden
Leitungen 12 und 12° zur Zufuhr bzw. Abfuhr des Ersatzgases auf derselben Seite
des Stopfbuchsenkörpers und beiderseits von zwei Rippen 17°, 17n, welche die beiden
durch die Hülse bestimmten ringförmigen Kammern unterteilen. um .den unmittelbaren
Übergang des Gases von der Leitung t 2 zu der l.eitun- 12R zu verhindern. Eine zweite
Rippe, welche den Rippen 17° und 17n diametral gegenüberliegt. ist noch in der Außenkammer
vorgesehen, um den. Umlauf des Heizgases um die Stange 1 zu verbessern.
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Bei der im besonderen betrachteten :'lnwendung ist das Rohr 12 z.
R. an den Ausgang des Verdampfers oder des Erwärmungsbehälters angeschlossen, in
welchen die Pumpe den flüssigen Sauerstoff fördert. Das andere Rohr oder Rohr 12°
am Austritt der Stopfluchse führt zti dein Sammelrohr zur Füllung der Flaschen mit
verdichtetem, gasförmigem Sauerstoff. In diesem Fall durchströmt der gesamte, von
der Pumpe geförderte Sauerstoff die Stopfbuchse nach seiner Verdampfung und Erwärmung
in dem Erwärmungsbehälter auf eine in der Nähe der Umgebungstemperatur liegende
Temperatur. In der Stange i stellt sich ein solcher Temperaturgradient ein, daß
der periodisch aus der Stopfbuchse während des Pumpens austretende Teil dieser Stange
keinem Bereifen ausgesetzt ist. Der andere Teil bleibt auf einer Temperatur. «elchc
@runrlsätzlich gleich der des gepumpten flüssigen Sauerstoffs ist und keine störenden
Verdampfungen in dem Pumpenkörper hervorrufen kann.
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Andererseits hat der Druck in der Hülse 9 beständig die gleiche Größenordnung
wie der in der
Pumpe erzeugte, so daß die Gefahr von von der Pumpe
zu der Hülse führenden Undichtigkeiten sehr klein ist. Die etwa durch Undichtigkeiten
austretenden sehr kleinen Strömungsmittelmengen kehren in Form von gasförmigem Sauerstoff
mit der Temperatur der Hülse in den Sauerstoffstrom zurück, welcher zu den in Füllung
begriffenen Flaschen gefördert wird.
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Die nach außen von der Hülse aus durch Undichtigkeiten austretenden
Mengen von gasförmigem Sauerstoff sind praktisch gleich den normalen :Mengen. welche
dem in der Hülse erzeugten Druck für eine auf der Umgebungstemperatur befindliche
Stopfbuchse entsprechen, da der Teil der Packung, der oberhalb dieser Hülse liegt,
sich auf einer Temperatur befindet, welche für eine Verhärtung der Segmente ; aus
Leder od. dgl. nicht tief genug ist, so daß diese nicht die zurErzielung der gewünschten
.\bdichtung erforderlichen Eigenschaften verlieren. Man kann übrigens die Packung
in mehr als zwei Abschnitte unterteilen, indem man die erforderliche Zahl von Hülsen
anbringt, welche mit Heizgas gespeist werden, welches in Reihenschaltung oder in
Parallelschaltung strömt, so daß die Temperaturen über die Höhe der Packung und
längs der Stange abgestuft werden.