DE2412698A1 - PACKING BOX FOR HIGH PRESSURE VALVES - Google Patents

Description

Friedrich Uhde GmbH, Dortmund *k .'2698Friedrich Uhde GmbH, Dortmund * k. 2698

Eigi Zeichen 10 019Eigi sign 10 019

Stopfbuchspackung für Hochdruck-VentileStuffing box packing for high pressure valves

Die Erfindung betrifft eine Stopfbuchspackung für Hochdruckventile mit einem Nenndruck über 12 50 bar mit mehreren Packungsringen, wie sie vorzugsweise für die Spindelabdichtungen dieser Ventile verwendet werden.The invention relates to a stuffing box packing for high pressure valves with a nominal pressure above 12 50 bar with several packing rings, such as they are preferably used for the stem seals of these valves.

Bei derartigen Stopfbuchspackungen ist es erforderlich, dass Dichtheit gewährleistet wird bei sich ändernden Betriebsparametern, wie Druck und Temperatur. Die Druckschwankungen von z.B. Atmosphärendruck auf Betriebsdruck und umgekehrt treten auf bei jedem Öffnungs- bzw. Schließvorgang des Ventils. Temperaturschwankungen ergeben sich ebenfalls bei öffnungs- bzw. Schließvorgängen und eine stetige Temperaturbelastung ergibt sich bei Einsatz eines solchen Ventils in heißgehenden Betriebsanlagen.With such stuffing box packings it is necessary that Leak tightness is guaranteed with changing operating parameters, like pressure and temperature. The pressure fluctuations from e.g. atmospheric pressure to operating pressure and vice versa occur with every opening or closing process of the valve. Result in temperature fluctuations also with opening and closing processes and a steady one Thermal stress results from the use of such a valve in hot operating systems.

Bekannt sind Stopfbuchspackungen für Spindelabdichtungen von Hochdruckventilen, die aus Schnurpackungen oder Formringen verschiedenster Materialien aufgebaut sind. Dabei können die Packungen aus offenen Ringen eingelegt oder vorgepreßt oder soweit es das Material zuläßt, als ganzer Ring eingebaut werden. Hierfür werden in der Hauptsache Textilrohstoffe wie Baumwolle, Leinen usw. mit und ohne Kunststofftränkung oder Gummierung benutzt. Formringe, wie Dachmanschetten, Nutringe, Topfmanschetten und Hutmanschetten aus Gewebe mit Gummierung oder Kunststofftränkung, z.B. auf Basis Butadien - Acrylnitril - Kautschuk (NBR) sind wegen ihrer großen Robustheit bekannte Abdichtungen in Ventilstopfbuchsen.Stuffing box packings for spindle seals of high pressure valves are known, which are made up of cord packs or shaped rings of various materials. The packs inserted or pre-pressed from open rings or, as far as the material permits, installed as a whole ring. For this will be Mainly textile raw materials such as cotton, linen etc. are used with and without plastic impregnation or rubber coating. Shaped rings, such as V-seals, U-rings, cup seals and hat seals made of fabric with rubber coating or plastic impregnation, e.g. based on butadiene - acrylonitrile - rubber (NBR) are because of their large Robustness of known seals in valve glands.

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Spindelabdichtungen mit O-Ringen sind für niedrige und mittlere Drücke, ca. 700 bar, Stand der Technik, solange die O-Ring-Werkstoffe keiner besonderen Temperaturbelastung ausgesetzt sind. Für hohe Drücke z.B. über ND 1250 bar und Einwirkung von Mediumtemperaturen von über 200 C ist der Einsatz von 0-Ringen wie allgemein bekannt problematisch, nicht zuletzt durch die direkte Anströmung der Ringe.Stem seals with O-rings are for low and medium sized Pressures, approx. 700 bar, state of the art, as long as the O-ring materials are not exposed to any particular temperature load. For high pressures e.g. above ND 1250 bar and the effect of medium temperatures of over 200 C, the use of 0-rings is problematic, as is generally known, not least because of the direct one Approach to the rings.

Weiterhin gibt es Ventilspindelabdichtungen mit Formringen unter Verwendung von Butadien - Acrylnitril, Butadien - Styrol, Chloroprene, Butyl, Maturkautschuk, Polyacrylat, Äthylen Propylen - Terpolymer, Silikon, Fluorelastomer, Polyurethan, Polytetrafluoräthylen und Polyamid. Diese Formringe werden je nach Betriebsbedingungen einzeln oder unter Umständen miteinander kombiniert eingesetzt.There are also valve spindle seals with molded rings using butadiene - acrylonitrile, butadiene - styrene, Chloroprene, butyl, rubber, polyacrylate, ethylene propylene - Terpolymer, silicone, fluoroelastomer, polyurethane, polytetrafluoroethylene and polyamide. These shaped rings are ever Used individually or combined with one another, depending on the operating conditions.

Bei Drücken über 1250 bar werden heute in der Hauptsache Formringe aus Fluorelastomer, Polytetrafluoräthylen und Polyamid für sich oder kombiniert mit Formringen gleichen Materials - jedoch mit Glasfaser verstärkt oder mit einem mehr oder weniger großen Anteil von Bronze-, Kohle- oder Molybdändisulfidpulver zur Verbesserung der Druckfestigkeit und Gleiteigenschaften verwandt. Solche Packungen werden als sogenannte Kompounds bezeichnet.At pressures above 1250 bar, molded rings are mainly used today made of fluoroelastomer, polytetrafluoroethylene and polyamide alone or combined with molded rings of the same material - however Reinforced with glass fiber or with a more or less large proportion of bronze, carbon or molybdenum disulfide powder for improvement related to compressive strength and sliding properties. Such packs are known as so-called compounds.

Bei Ventilen kleiner Nennweite z.B. NW 1,6 mm, mit Spindeldurchmesser in der Größenordnung von 3 - 10 mm, werden mehrere glatte Ringe verschiedener Festigkeit durch eine Stopfbuchsbrille oder Schraube angezogen und diese dichten bei richtiger Schichtung, z.B, hart, halbhart, weich, halbhart, hart, ähnlich wie eine selbstdichtende Bridgman-Dichtung.For valves with a small nominal size, e.g. NW 1.6 mm, with a spindle diameter in the order of 3 - 10 mm, several smooth rings of different strengths through a gland or Tightened screw and these seal with correct layering, e.g. hard, half-hard, soft, half-hard, hard, similar to a self-sealing Bridgman seal.

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In der Reaktortechnik z.B. verwendet man zwei hintereinander liegende Packungen, die durch eine Laterne getrennt sind. Von dieser Laterne werden Leitungen abgeführt, um Undichtigkeit an der ersten Packung kontrollieren zu können. Hierdurch erhält man doppelte Sicherheit.In reactor technology, for example, two packs lying one behind the other are used, which are separated by a lantern. from Lines are led away from this lantern in order to be able to check for leaks in the first pack. This gets double security.

Allen diesen Packungsausführungen haften in der einen oder anderen Form Unzulänglichkeiten wie z.B. Verschleiß durch zu hohe Druckbeanspruchung der äußeren Packungsringe insbesondere bei Einsatz unter Drücken über 1250 bar an. In vielen Fällen ist hinreichende Gasdichtigkeit,z.B. bei Äthylenanlagen, nicht zu erreichen, vor allem nicht bei plötzlich auftretenden Temperaturschwankungen und Druckschwankungen oder auch bei konstanten Temperaturen über 150⁰C. Stopfbuchspackungen der beschriebenen Art zeigen nach kurzer Betriebszeit einen deutlichen Verschleiß der äußeren Packungsringe. Die Abdichtung ist nicht mehr gewährleistet und die Packung muß ausgewechselt werden.All of these packing designs have inadequacies in one form or another, such as wear and tear due to excessive pressure on the outer packing rings, especially when used at pressures above 1250 bar. In many cases, sufficient gas tightness cannot be achieved, e.g. in ethylene systems, especially not in the case of sudden temperature fluctuations and pressure fluctuations or even at constant temperatures above 150 ^° C. Stuffing box packings of the type described show significant wear on the outer packing rings after a short period of operation. The seal is no longer guaranteed and the packing must be replaced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebsstandzeit einer Hochdruckstopfbuchse wesentlich zu verbessern, besonders für Drücke über 1250 bar.The invention is based on the object of the service life a high pressure stuffing box to improve significantly, especially for pressures above 1250 bar.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass den mehreren Packungsringen ein druckstabiler Ring folgt in Richtung zur Atmosphäre und der Ring innen und außen mit mindestens einem 0-Ring versehen ist.The object is achieved according to the invention in that the several Packing rings a pressure stable ring follows towards the atmosphere and the ring inside and outside with at least one 0-ring is provided.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Stopfbuchspackung derart aufgebaut, dass dem druckstabilen Ring mit seinen 0-Ringen nochmals ein- oder mehrere weiche Packungsringe folgen, die von der Stopfbuchsbrille her angezogen werden.According to a further embodiment of the invention, the stuffing box packing is constructed in such a way that the pressure-stable The ring with its 0-rings is followed by one or more soft packing rings that are attracted by the gland follower will.

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Die erfindungswesentlichen Merkmale und Vorteile der neuen Stopfbuchspackung bestehen in der Kombination von allseits weichen Packungselementen wie Formringen und Schnüren mit einem druckstabilen, d.h. druckübertragenden und querkraftstabilen Dichtelement. Dadurch wird erreicht, dass die innenliegenden Packungselemente fast spielfrei angezogen werden können und die Restabdichtung mittels der O-Ringe erfolgt. Die von der Stopfbuchsbrille bzw. Stopfbuchsschraube her wirkende Preßkraft hat keinen Einfluß auf die O-Ringe. Die Vorspannung der O-Ringe ist durch die konstruktiven Abmessungen von Spindel und druckstabilem Ring gegeben. Eine Deformierung durch stärkeres Anziehen der Stopfbuchsbrille bzw. Stopfbuchsschraube tritt nicht ein.The essential features and advantages of the new Stuffing box packing consist of a combination of soft on all sides Packing elements such as shaped rings and cords with a pressure-resistant, i.e. pressure-transmitting and transverse force-stable sealing element. This ensures that the inner packing elements can be tightened with almost no play and the remaining sealing is carried out by means of the O-rings. The one from the gland follower or the stuffing box screw has no effect on the O-rings. The preload of the O-rings is due to the given the structural dimensions of the spindle and pressure-stable ring. A deformation caused by tightening the gland follower or stuffing box screw does not enter.

Ist die Ventilspindel einem bestimmten Wärmefluß infolge hoher Temperaturbelastung im Ventil ausgesetzt, läßt sich durch besondere Werkstoffwahl und Schichtung der einzelnen Packungsringe bzw. Formringe ein gewünschter Wärmeabfluß über diese Packungs ringe zum Ventilgehäuse hin erzielen. Von den außenliegenden O-Ringen wird schädlich werdende Wärme ferngehalten Bei sachgerechter Konstruktion lassen sich Medientemperaturen an der Ventilspindel von 250 C und mehr beherrschen.If the valve spindle is exposed to a certain heat flow as a result of high temperature loads in the valve, special Choice of material and layering of the individual packing rings or shaped rings a desired heat dissipation through these packing rings achieve towards the valve body. From the outside O-rings are kept away from harmful heat when used properly Design, media temperatures of 250 C and more at the valve spindle can be controlled.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

Im Ventilgehäuse 1 für einen ND von 3200 bar, NW 40, ist an der radialen Ausdrehung 2 der Grundring 3 aus Bronze oder Teflon-Bronze mit entsprechender Dachform zuerst angeordnet. Auf diesen Grundring folgen mindestens 4 Dachmanschettenringe M- aus Teflon-Bronze, die sowohl die Abdichtung gegen den Druck als auch die Wärmeableitung von der Spindel 5 zum Ventilgehäuse 1 übernehmen. Ein glasfaserverstärkter Druckring 6 schließt den ersten Packungssatz ab. Anschließend folgt der mit 0-Ringen bestückte Zwischenring 7. Dieser Zwischenring aus hochfestem Stahl oder hochfester Mehrstoffbronze weist innen und außen Nuten auf, in denen 0-Ringe 8 aus elastischem Dichtmaterial eingesetzt sind. Mit Hilfe der Stopfbuchsbrille 9 wird über den druckstabilen Metallring die darunterliegende Dachmanschettenpackung druckdicht angezogen.In the valve housing 1 for an LP of 3200 bar, NW 40, the base ring 3 is made of bronze or Teflon bronze on the radial recess 2 arranged first with the corresponding roof shape. This base ring is followed by at least 4 V-ring M- made of Teflon bronze, which take on both the sealing against the pressure and the heat dissipation from the spindle 5 to the valve housing 1. A glass fiber reinforced pressure ring 6 completes the first set of packs. This is followed by the one equipped with 0-rings Intermediate ring 7. This intermediate ring made of high-strength steel or high-strength multi-material bronze has inside and outside Grooves in which O-rings 8 made of elastic sealing material are used. With the help of the gland follower 9 is on the pressure-resistant metal ring, the underlying V-ring packing tightened pressure-tight.

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Der mit 0-Ringen bestückte Zwischenring 7 läßt sich z.B. auch in Packungen vorteilhaft einsetzen, die selbstdichtende Nutringe aus hochfestem Material enthalten.The intermediate ring 7 equipped with 0-rings can be e.g. It can also be used advantageously in packs that contain self-sealing grooved rings made of high-strength material.

Soll nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine noch bessere Abdichtung erfolgen, wird wie in Fig. 2 dargestellt, die Stopfbuchspackung derart ausgestaltet, dass dem Zwischenring mit seinen O-Ringen nochmals ein oder mehrere Packungsringe 10 folgen.If, according to a further embodiment of the invention, an even better seal is to take place, as shown in FIG. 2, the stuffing box packing designed in such a way that the intermediate ring with its O-rings again or several packing rings 10 follow.

Es wurde gefunden, dass Stopfbuchspackungen für Hochdruckventile mit einem ND 3200 bar mit dem erfindungsgemäßen Aufbau wesentlich höhere Standzeiten als bekannte Packungen aufweisen, obwohl die Ventile in der Baulänge kürzer und damit im Gewicht leichter als bisher gehalten werden konnten.It has been found that stuffing box packings for high pressure valves with an ND 3200 bar with the inventive Structure have a significantly longer service life than known packings, although the valves are shorter and shorter in length so that the weight could be kept lighter than before.

Je nach Verwendungszweck und Erfordernis können die 0-Ringe auch mit Flüssigkeit oder Schmiermittel (zur Erhöhung der Dichtigkeit gegen Hochgespannte und aggressive Gase) benetzt werden.Depending on the intended use and requirements, the O-rings can also be filled with liquid or lubricant (to increase the Tightness against high tension and aggressive gases).

Claims (2)

2A12698 10 019 , 0. Patentansprüche2A12698 10 019, 0. Claims 1. )i Stopfbuchspackungen für Hochdruckventile mit einem Nenndruck über 1250 bar mit mehreren Packungsringen, dadurch gekennzeichnet, dass den Packungsringen (4) und (6) ein druckstabiler Ring (7) folgt in Richtung zur Atmosphäre, der innen und außen mit mindestens einem O-Ring (8) versehen ist.1.) i Stuffing box packings for high pressure valves with a nominal pressure over 1250 bar with several packing rings, characterized in that the packing rings (4) and (6) a pressure-stable ring (7) follows in the direction of the atmosphere, the inside and outside with at least one O-ring (8) is provided. 2. Stopfbuchspackung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass dem druckstabilen Ring (7) mit seinen O-Ringen ein- oder mehrere Packungsringe (10) folgen.2. Stuffing box packing according to claim 1, characterized in that that the pressure-stable ring (7) with its O-rings is followed by one or more packing rings (10). 50933-9/Ö1S550933-9 / Ö1S5 LeerseiteBlank page