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Abdichtung von Rohrenden Die Erfindung betrifft eine Abdichtung von
Rohrenden, insbesondere von sich drehenden oder Teildrehungen ausführenden Rohrenden
an Gelenkführungen, vorzugsweise unter Verwendung einer Stopfbüchse mit Weichpackung.
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An den mit Weichpackungen ausgerüsteten Stopfbüchsen üblicher Bauart,
die zur Abdichtung von Rohrenden, z. B. in Gelenkführungen. Verwendung finden, treten
mit fortschreitender Abnutzung der Packung Undichtheiten auf, die Verluste des durch
das Gelenk fortzuleitenden Mittels verursachen. Dieser Umstand macht sich beispielsweise
bei Gelenkführungen der Zu- und Ablaufleitungen für das Kolbenkühlwasser bei Verbrennungskraftmaschinen
unangenehm bemerkbar, weil Kühlwasser in die Gleitbahnen der Triebwerksteile gelangen
kann.
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Man konnte diese Undichtheiten dadurch vermeiden, indem man die Stopfbüchsen
in gewissen Zeitabständen von Hand nachzog, d. h. die Packung mit einem bestimmten
Anpreßdruck gegen .das bewiegte Rohrende drückte, doch war ,das Nachziehen der meisten
dieser Gelenkstopfbüchsen nur bei stillstehender Maschine möglich. Das Stillsetzen
der Maschine für solche Arbeiten wurde in vielen Fällen jedoch als störend empfunden.
Wurde aber das Nachziehen nicht regelmäßig oder nur mangelhaft durchgeführt, so
waren unter Umständen Betriebsunterbrechungen zu oft ganz unpassenden Betriebszeiten
unvermeidbar. Zu schwaches Nachziehen der Stopfbüchsen behob die Undichtheiten nicht.
Zu kräftiges Nachziehen konnte, wenn die Reibung zwischen Packung und bewegtem Rohrende
zu groß wurde, zum Bruch des Gelenkes führen.
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Durch den Gegenstand der Erfindung werden die genannten Mängel und
Nachteile der üblichen Stopfbüchsen mit Weichpackung vermieden. Statt
der
bisher üblichen von Hand aus nachzuziehenden Stopfbüchsen dieser Art wird nunmehr
eine selbsttätig dichten-die Stopfbüchse mit Weichpackung vorgesehen, auf die ein
Druckstück in axialer Richtung pressend einwirkt.
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Derartige Druckstücke sind bei Rohrendabdichtungen in Verbindung mit
anderen Dichtungsmitteln, deren -Verschleißeigenschaften von denen einer Weichpackung
wesentlich abweichen, wie z. B. Graphit- und/oder Rotgußkörper, bereits insoweit
bekanntgeworden, als dabei der Anpreßdruck durch eine Feder bewirkt wird: Dies hat
jedoch den Nachteil, daß durch die Feder allein nicht für alle Fälle ein ausreichender
Anpreßdruck bereitgestellt wird. Außerdem erfolgt bei der bekannten Anordnung die
Abdichtung selbst nicht radial, wie dies erwünscht ist, sondern im wesentlichen
durch Axialdruck. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung ist der, daß die
Lagerung für das bewegte Rohrstück im Flüssigkeits- oder Gasraum des Gelenkes liegt.
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Demgegenüber besteht in neuartigem Weise das wesentliche Merkmal der
Erfindung darin, daß der Anpreßdruck des Druckstückes außer durch eine Feder noch
durch den Druck der geförderten Flüssigkeit oder des geförderten Gases selbst auf
die von der Stopfbüchsenpackung abgewandte Stirnseite des Druckstückes erzeugt wird,
wobei dieses Druckstück an seiner der Stopfbüchsenpackung zugekehrten Stirnseite
Endflächen aufweist, die die Weichpackung bei ihrer axialen Verdrängung in der Stopfbüchse
radial nach ein- und auswärts, vorzugsweise jedoch mit überwiegender Kraftkomponente
gegen den abzudichtenden Rohrendteil radial nach einwärts pressen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Druckstück auch
als Stufenkolben mit zusätzlichen Dichtungen an jeder Stufenkante ausgebildet sein.
Das der Stopfbüchsenpackung zugekehrte Ende des Druckstückes ist dabei kegelig,
spitzwinkelig oder ballig verlaufend ausgebildet, wodurch der jeweils günstigste
Anpreßdruck erzielbar ist. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird durch
entsprechende Vorspannung der Feder dafür gesorgt, daß der Anpreßdruck des Druckstückes
auf die Stopfbüchsenpackung gegebenenfalls auch bei Ausbleiben des Flüssigkeits-oder
Gasdruckes noch zum Dichthalten der Rohrendverbindung ausreicht. Schließlich ist
auch noch ein Merkmal der Erfindung, daß die Lagerung des bewegten Rohrendes außerhalb
des Dichtungsraumes liegt.
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Der bei Einbau der Packung gewählte und als günstig erkannte Anpreßdruck
bleibt bei dem Gegenstand der Erfindung in annähernd gleichbleibender Größe bis
zur Neuverpackung erhalten.
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Die Zeichnung stellt zwei Ausführungsbeispiele einer selbstdichtenden
Stopfbüchse gemäß der Erfindung dar.
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Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch eine Stopfbüchse, wie sie z.
B. in eine Gelenkwasserführung eingebaut werden kann; Abb. 2 a,- 2 b und 2 c zeigen
die etwa möglichen Formgebungen der Enden der Druckstücke.
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Abb. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Stopfbüchse, bei der das
Druckstück als Stufenkolben ausgebildet ist.
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Die Dichtung zwischen Gehäuse r und dem darin drehbar gelagerten;
gut geführten Rohr :2 erfolgt, wie Abb. i zeigt, durch die Stopfbüchse mit Weichpackungsringen
3 und dem Druckstück .4. Das im Gehäuse r gut geführte Druckstück 4 wird durch eine
gespannte Druckfeder 5 so stark gegen die Packung 3 gedrückt, daß dessen Stirnfläche
F satt und ganzflächig auf der Packung aufliegt. Das wahlweise von Gehäuse- oder
Rohrseite her durch das Gelenk geleitete, unter Druck stehende Kühlwasser tritt
unbehindert durch den reichlich bemessenen Kanal 6 in den nach außen abgedichteten
Raum 7 und drückt hier auf die druckunausgeglichene Ringfläche 8 des Druckstückes.
Dieser Druck wird, da bei der Längsverschiebung des Druckstückes keinerlei Reibung
vorhanden ist, völlig auf die Packung 3 übertragen, so daß auf diese die aus Federkraft
und Flüssigkeitsdruck gebildete Kraft wirkt. Der von dem Flüssigkeitsdruck, herrührende
Kraftanteil bleibt auch bei fortscheitendem Verschleiß der Packung, d. h. Verkleinerung
der Packungshöhe, unvermindert wirksam. .
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Durch Versuche läßt sich ermitteln, mit welchem der in Abb. 2 a bis
2 c dargestellten oder ähnlichen Druckstückenden der günstigste Anpreßdruck erreicht
werden kann.
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Bei der Ausführung nach Abb. 2 a wirkt die gesamte axial wirkende
Kraft auf die senkrecht zur Rohrachse liegende Packungsstirnfläche und versucht,
die gesamte Packungshöhe zu verkleinern. Hier entsteht ein Anpreßdruck dadurch,
daß die Packung versucht, senkrecht zur Achse auszuweichen.
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Bei der Ausführung nach Abb. 2b ist die Stirnfläche des Druckstückes
kegelig nach innen zu geneigt. Ein Teil der Axialkraft (d. i. der Flüssigkeits-
oder Gasdruck plus der Federkraft) drückt unmittelbar die Packungsringe gegen das
bewegte Rohrstück. Je nach Neigung des Kegels kann dieser Anteil in weiten Grenzen
geändert werden.
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Bei dem in Abb. 2 c dargestellten Druckstückende wird die in Axialrichtung
wirkende Kraft in Komponenten zerlegt, welche die Packung gegen das bewegte Rohrstück
und auch gegen die feststehende Gehäusewand des Packungsraumes drücken. Die Formgebung
des Druckstückendes kann eben, nach innen zu kegelig verlaufend, bällig, spitzwinkelig
u. ä. ausgebildet sein.
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Wo der Druck des abzudichtenden Mittels klein ist und ein sicheres
Dichten in der Stopfbüchse bei Verwendung des glatten, unabgesetzten Druckstückes
nicht erreicht werden kann, kann ein als Stufenkolben 9 ausgebildetes Druckstück-
wie dasjenige in Abb. 3 dargestellte, verwendet werden.
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Die aus dem Produkt von Flüssigkeits- bzw. Gasdruck und dem Flächenunterschied
zwischen Druckstückstirn- und -rückenflache sich ergebende Größe
der
auf die Packung wirkenden Kraft kann durch entsprechende Wahl des Durchmesserverhältnisses
je auf die gewünschte Größe gebracht werden. Im Raum io darf dabei kein Überdruck
herrschen, was durch Einlegen der Dichtungen i i und 12 erreicht werden kann. Zum
Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i treten bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß Abb.3 beim Verschieben des Druckstückes zwischen diesem und den Dichtungsringen
.ii und 12 Reibungsverluste auf, die bei der Bemessung des Durchmessers für die
Kolbenrückenfläche berücksichtigt werden müssen.