DE4338162A1 - Stopfbuchsverbindung - Google Patents
StopfbuchsverbindungInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/26—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for rigid sealing rings
- F16J15/28—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for rigid sealing rings with sealing rings made of metal
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Description
Die Erfindung betrifft eine Stopfbuchsverbindung, mindestens einen Dichtring
aufweisend, der aus einem Metall-Werkstoff-Verbund besteht und beispielswei
se als Kammerungsring in der Stopfbuchsverbindung eingesetzt wird.
Stopfbuchsverbindungen bestehen aus einer Vielzahl von Packungsringen, die
sich einerseits am Dichtungsgehäuse und andererseits an einer bewegten Welle
oder Stange dichtend anlegen, wobei mindestens ein Packungsring als Kamme
rungsring ausgeführt ist.
Als Kammerungsringe für Stopfbuchspartien sind Graphitlamellen-Dichtringe
bekannt, die aus in abwechselnder Folge aufeinandergestapelten Folienring
scheiben aus Metall, insbesondere Edelstahl und Graphit, bestehen. So wird
beispielsweise in der DE-OS 37 21 967 eine aus mehreren Packungsringen
bestehende Stopfbuchsdichtung gezeigt, bei der mindestens einer der
Packungsringe als Laminatring ausgeführt und aus geschichteten Ringscheiben
aus einer Folie und expandiertem Graphit gepreßt ist. Ferner ist gemäß
DE-OS 38 39 792 ein Stopfbuchs-Dichtungsring für die Abdichtung an axial bewegten
Stangen oder rotierenden Wellen bekannt, bei dem die Folienscheiben einen
unebenen Radialquerschnitt besitzen und in expandiertes Graphit eingelagert
sind. Dadurch ist sein radialer Ringquerschnitt insgesamt durch axiale Kräfte
veränderbar, so daß der Dichtring unabhängig von Fertigungstoleranzen auf
funktionssichere Dichtweiten eingestellt sowie bei Verschleiß der sich bewegen
den Bauteile nachgestellt werden kann. Die Profilierung der Folienscheiben
gewährleistet ferner einen festen Verbund der Graphitlamellen mit den Metall
folien. Der gleiche Effekt wird dadurch erreicht, daß aus der Metallfolie kleine
Zungen, die an mindestens einer Seite noch mit der Folie verbunden sind, her
ausgedrückt werden (DE U1 Gebrauchsmuster 89 15 328).
Nachteilig ist allerdings, daß die Stopfbuchsverbindungen relativ schnell ermü
den, dadurch undicht werden und nachgestellt werden müssen. Zum Nachstel
len des radialen Ringquerschnitts sind an der Stopfbuchsverbindung zusätzliche
Nachstelleinrichtungen vorgesehen.
Ziel der Erfindung ist es, eine Stopfbuchsverbindung zu schaffen, die eine
höhere Lebensdauer besitzt. Hierbei soll ein vorschnelles Ermüden der Stopf
buchsverbindung vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die metallische Kompo
nente des aus einem Metall-Werkstoff-Verbund bestehenden Dichtringes als
Druckfeder ausgebildet ist, so daß der Dichtring in axialer Richtung elastisch
verformbar ist.
Die metallische Komponente kann aus gebogenem oder profiliertem Material,
ähnlich einem Federring, einer Feder- oder Zahnscheibe bestehen. Es ist aber
auch möglich, die metallische Komponente als Strukturmetalleinlage auszubil
den. Zur Erhöhung der Elastizität können die jeweils benachbarten Strukturme
talleinlagen um einen bestimmten Winkel versetzt zueinander geschichtet sein.
Als Dichtungsmaterial befindet sich zwischen den metallischen Komponenten
Graphit. Es können aber auch andere Dichtungsmaterialien, wie z. B. PTFE, ver
wendet werden. Dabei ist es unerheblich, ob der Dichtring als vorgepreßter bzw.
verklebter Massivring oder als loser Verbund aus Einzelkreisringscheiben beste
hend, die erst bei der Montage untereinander verpreßt werden, verbaut wird.
Ein in dieser Weise abwechselnd aus Weichstoffkreisringscheiben und profilier
ten bzw. Strukturmetallringscheiben ausgebildeter Packungsring besitzt eine
sehr hohe Scherfestigkeit und gewährleistet ein gutes Federverhalten der Stopf
buchsverbindung. Das bedeutet, daß sich die Stopfbuchsverbindung bei Ermü
dung selbst nachstellt und dadurch Relaxationserscheinungen selbständig ent
gegenwirkt. Das eben beschriebene Rückfederverhalten ist dem einer Feder
säule mit unterschiedlicher Tellerfederdicke vergleichbar. Gerade diese, für die
Sicherheit von Stopfbuchsverbindungen gegen Undichtigkeiten wesentliche
Eigenschaft wird von Anlagenbetreibern immer häufiger gefordert. Bisher wurde
dieser Forderung durch die Anordnung zusätzlicher nachstellbarer Federsäulen
entsprochen. Dabei handelt es sich um relativ aufwendige und teuere Konstruk
tionen, die nunmehr durch Verwendung der erfindungsgemäßen Stopfbuchsver
bindung bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen entfallen können.
Nachfolgend soll die Wirkungsweise der Erfindung am Beispiel eines Dichtrin
ges mit gereckter Strukturmetalleinlage erläutert werden. In der zugehörigen
Zeichnung zeigen
Fig. 1 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Dichtringes einer Stopfbuchsver
bindung,
Fig. 2 die Darstellung des Versatzes der Strukturmetalleinlagen des Dichtringes,
Fig. 3 einen gefertigten Dichtring im vorverdichteten Zustand,
Fig. 4 den Dichtring unter Belastung und
Fig. 5 den Prinzipaufbau einer Stopfbuchsverbindung.
Wie aus Fig. 1 zu erkennen, besteht der Dichtring im vorliegenden Beispiel aus
abwechselnd geschichteten Strukturmetallkreisringscheiben 1, Reingraphitkreis
ringscheiben 2 und jeweils zu den Strukturmetallkreisringscheiben 1 benachbar
ten Strukturmetallkreisringscheiben 3, die bezüglich ihrer Hauptverformungsrich
tung, im vorliegenden Beispiel bezüglich ihrer gereckten Ebene, um 90° zu ihren
benachbarten Strukturmetallkreisringscheiben 1 versetzt angeordnet sind. Die
Hauptverformungsrichtung der Strukturmetallkreisringscheibe 1 und 3 sind für
einen kleinen Ausschnitt dx in Fig. 2 durch Pfeile dargestellt.
Die Strukturmetallkreisringscheiben 1 und 3 werden vorteilhafterweise aus einer
strukturierten Metallplatte ausgestanzt. Nach dem Ausstanzen erfahren diese
Strukturmetallkreisringscheiben 1 und 3 infolge des sich neu einstellenden Span
nungszustandes Verwerfungen in der Senkrechten zur gereckten Ebene. Diese
Verwerfungen sind gewollt und aus Fig. 3 erkennbar. In ihrer gegensätzlich
gewölbten Anordnung sind sie mit einer speziellen Tellerfederanordnung ver
gleichbar.
Die Bestandteile des Dichtringes sind verdichtet und bilden einen festen Ver
bund, wobei die Reingraphitringscheiben 2 in die Zwischenräume der Struktur
metallkreisringscheiben 1 bzw. 3 eingedrungen sind, die Strukturmetallkreisring
scheiben 1, 3 jedoch nicht verformt wurden.
Der in Fig. 3 dargestellte Dichtring besteht aus insgesamt elf Schichten, d. h. aus
drei Strukturmetallkreisringscheiben 1, deren Streckrichtung parallel, und zwei
Strukturmetallkreisringscheiben 3, deren Streckrichtung senkrecht zur Darstel
lungsebene verläuft. Zwischen den Strukturmetallkreisringscheiben 1 und 3
befindet sich jeweils eine Reingraphitringscheibe 2. Deckschicht 4 sowie Unter
schicht 5 bestehen ebenfalls aus Reingraphit.
Erfährt der so aufgebaute Dichtring im Einbauzustand eine Belastung F, so wer
den, wie aus der linken Ansicht der Fig. 4 ersichtlich, die Verwerfungen der Struk
turmetallkreisringscheiben 1 und 3 abgeplattet. Die nichtmetallischen Dichtungs
scheiben, im vorliegenden Beispiel die Reingraphitringscheibe 2, drücken sich
weiter in die Zwischenräume der Strukturmetallkreisringscheiben 1 und 3 ein. Bei
weiterer Zunahme der Belastung F federn dann schließlich auch die aus der
Ebene hervortretenden Strukturelemente der Strukturmetallkreisringscheiben 1
und 3 in die ihnen gegenüberliegenden Fehlstellen der jeweils benachbarten
Strukturmetallkreisringscheiben 1 bzw. 3 ein.
Fig. 5 zeigt den Prinzipaufbau einer erfindungsgemäßen Stopfbuchsverbindung
mit zwei Dichtringen 6, zwischen denen ein Packungsring 7 eingekammert ist.
Geht die Belastung F durch Spannungsrelaxation des Packungsringes 7 verlo
ren, so wird, wie die rechte Ansicht der Fig. 4 zeigt, in gleichem Maße die Rück
federung aus der elastischen Verformung der Strukturmetallkreisringscheiben 1
bzw. 3 wirksam und dadurch die Entlastung kompensiert. Der Betrag der Rückfe
derung ist mit Δs gekennzeichnet.
Die Dichtungsringe 6 verlieren auch bei hohen Beanspruchungen der Stopf
buchsverbindung ihre elastischen Eigenschaften nicht, da beim gegenseitigen
Einfedern der Strukturmetallkreisringscheiben 3 in die Zwischenräume der
benachbarten Strukturmetallkreisringscheiben 1 aufgrund der sehr kurzen Bie
gelängen plastische Verformungen weitestgehend ausgeschlossen sind.
Claims (3)
1. Stopfbuchsverbindung, mindestens einen Dichtring aufweisend, der aus
einem Metall-Werkstoff-Verbund besteht,
gekennzeichnet dadurch,
daß die metallische Komponente als Druckfeder ausgebildet ist.
2. Stopfbuchsverbindung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet dadurch,
daß die metallische Komponente aus gebogenen, profilierten oder Struktur
metalleinlagen besteht.
3. Stopfbuchsverbindung nach Anspruch 1 und 2,
gekennzeichnet dadurch,
daß die jeweils benachbarten metallischen Komponenten um einen bestimm
ten Winkel versetzt zueinander geschichtet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934338162 DE4338162A1 (de) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Stopfbuchsverbindung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934338162 DE4338162A1 (de) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Stopfbuchsverbindung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4338162A1 true DE4338162A1 (de) | 1995-05-04 |
Family
ID=6502114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934338162 Ceased DE4338162A1 (de) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Stopfbuchsverbindung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4338162A1 (de) |
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1993
- 1993-11-02 DE DE19934338162 patent/DE4338162A1/de not_active Ceased
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Legal Events
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8131 | Rejection |