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Selbsttätig wirkende Federpackung Gegenstand der Erfindung ist eine
selbsttätig wirkende Federpackung mit in Kammern oder Halbschalen zu mehreren radial
beweglich gelagerten, geteilten Packungsringen, von denen der dem Druck abgewandt
liegende Ring in jeder Kammer als Deckring ausgebildet ist, d. h. derart (vorzugsweise
radial) geschnitten ist, daß die Teile sich gegeneinander gewölbeartig abstützen
und sich nicht an die abzudichtende Stange oder Welle anpressen.
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Bei den bekannten Packungsringen dieser Art mit paarweise in Kammern
gelagerten Packungsringen wird der Deckring axial genau so breit gehalten wie der
dem Druck zugewandt liegende, von dem daraufliegenden Betriebsdruck an die Kolbenstange
angepreßte Dichtungsring. Dabei sind die Dichtungsringe in der dem Betriebsdruck
am nächsten liegenden Kammer am stärksten der Gefahr des Fressens ausgesetzt, und
ihr Verschleiß nimmt mit wachsender Entfernung vom Druckraum ab.
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Ferner wurde bereits vorgeschlagen, zum Ausgleich des Spiels bei zunehmender
Abnutzung der Kammerwand den Deckring durch Beigabe besonderer Scheiben zu verbreitern.
Dabei werden aber die verschiedenen Betriebsdrücke nicht berücksichtigt.
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Auch ist es bekannt, die Breiten von den Dicht-und Deckringen verschieden
auszuführen. Dabei waren die Dichtringe und die Deckringe gleich
breit.
In allen Fällen waren die Kammerbreiten gleichausgeführt, so daß die zusammengestellten
Dicht- und Deckringe ebenfalls gleiche Abmessungen hatten.
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Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, den Anpressungstdruck
der Dichtungsringe innerhalb erträglicher Grenzen für die verwendeten Werkstoffe
und in den :einzelnen Kammern gleich-oder annähernd gleichzuhalten und damit einen
größeren Anwendungsbereich bzw. eine längere Lebensdauer der gesamten Packung bei
gleicher Dichtwirkung zu erzielen. Unter der Annahme, daß der Druck in jeder Kammer
in einer Kurve abfällt, die entweder gerade ist oder deren Abweichungen von der
Geraden hier vernachlässigt werden können, ergibt sich; daß die spezifische Flächenpressung
der Dichtungsringe und der Deckringe abhängig ist von dem Verhältnis ihrer Breiten
zueinander. Als spezifische Flächenpressung ist hierbei der Differenzdruck je Flächeneinheit
zwischen dem in der Kammer herrschenden Betriebsdruck und dem Spaltdruck zwischen.
Ringen und Kolbenstange bezeichnet. Dabei wirkt sich die Flächenpressung der Deckringe
nicht auf die Lauffläche aus. Ist bei einer selbsttätig wirkenden Federpackung mit
paarweise angeordneten Packungsringen p der Druck vor den Packungsringen einer Kammer,
p1 der Druck hinter den Packungsringen einer Kammer, a die axiale Breite des Dichtungsringes
und b die axiale Breite des Deckringes, so ergibt sich als spezifische Flächenpressung
für den von dem -darüberstehenden Druck an die Kolbenstange angepreßten Dichtungsring
der Wert
Je kleiner somit bei gleichbleibendem Druckabfall, d. h. bei gleichbleibender axialer
Breite der ganzen Kammer, der Quotient a : (a -I- b) wird, d. h. je
größer der Unterschied zwischen den Breiten des Deckringes, dessen Teile sich gewölbeartig
gegeneinander abstützen, und des dichtend an die Stange angepreßten Dichtungsringes
ist, um so kleiner ist die Flächenpressung zwischen Kolbenstange und Dichtungsring.
Man hat es demnach in der Hand, durch vorherige Bestimmung der B-reitenverhältnisse
der Ringe zueinander die Flächenpressung abzustimmen, was besonders-bei der Abdichtung
von hohem Druck wertvoll ist.
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Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß die axialen Breiten
von Dichtungs- und Deckringen innerhalb einer Packung bei gleichbleibender Kammerbreite
dem Druck des abzudichtenden Mittels angepaßt sind. Dabei ist in der am stärksten
druckbelasteten Kammer ein schmaler Dichtungsring und in der am schwächsten druckbelasteten
Kammer ein breiter Dichtungsring und ein schmaler Deckring vorgesehen. Bei Packungen
gemäß der Erfindung ergibt sich ein .geringer Verschleiß des Dichtungsringes, da
der Deckring seiner eigentlichen Aufgabe, den Dichtungsring von dem in der Kammer
herrschenden Betriebsdruck möglichst zu entlasten, besser nachkommt. Als vorteilhaft
hat es sich in der Praxis erwiesen, wenn bei Hochdruckpackungen der Deckring um
mindestens drei Zehntel breiter ist als der Dichtring.
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Zur gleichmäßigen Verteilung der Verschleißbeanspruchung auf die Dichtungsringe
der ganzen Packung empfiehlt es sich vor allem, daß die axiale Breite der unteren
Dichtungsringe entsprechend dem Druck des abzudichtenden Mittels von der ersten,
dem Druck am stärksten ausgesetzten Kammer zur anderen Seite der Packung ansteigt.
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Im Grenzfall kann das Verhältnis a : b am äußeren Ende der
Packung bis zu i ansteigen, ohne daß damit naturgemäß die bekannte Verwendung gleich
breiter Dichtungs- und Deckringe von der Erfindung mit umfaßt wird.
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Die Erfindung ermöglicht es, daß man bei verschiedenen Drücken dieKammer
der Stopfbüchsenpackung stets gleich breit halten kann. Ferner läßt sich der Erfindungsgedanke
auch auf Packungsringe in Halbschalengehäusen anwenden. Zuletzt ist der Erfindungsgedanke
auch dann wirksam, wenn nicht zwei, sondern mehrere Packungsringe in jede Kammer
gelegt sind.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an dem Ausführungsbeispiel einer
Kammerringpackung erläutert, und zwar zeigt Abb. i einen Dichtungsring und einen
Deckring mit einer schematischen Kurve des Druckabfalls und Abb. 2 eine Kammerringpackung
gemäß Anspruch 2.
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In den Kammern i sind je ein Dichtungsring :2 und ein Deckring 3 gelagert,
die durch Federn an die abzudichtende Stange q. angepreßt bzw. zusammengehalten
werden. Die axiale Breite des Dichtungsringes 2 ist -in Abb. i mit a, die des Deckringes
3 mit b bezeichnet. Der Druck fällt in dem Spalt zwischen den Ringen 2, 3 und der
Kolbenstange q. von dem Wert p zu dem Wert p, ab, die spezifische Flächenpressung
auf die Ringe 2 und 3 entspricht also dem Inhalt des rechtwinkligen Dreiecks, dessen
Katheten durch die Strecken (a -t- b) und ( p- p1) gebildet werden.
Aus Abb. i ergibt sich, daß der auf den Deckring entfallende Wert der Flächenpressung
infolge der größeren axialen Breite des Ringes größer ist als .die auf den Dichtungsring
2 entfallende Flächenpressung.
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In Abb. 2 steigt die axiale Breite der Dichtungsringe 2 von der Druckseite
der Packung her bis zum äußeren Ende der Packung an, und die axiale Breite der Deckringe
3 nimmt entsprechend ab, bis in der letzten Kammer beide Ringe gleich breit sind.