Ringförmige Abdichtungspackung. Die Erfindung bezieht sieh auf eine ring förmige Abdichtungspackung, insbesondere für die Abdichtung einer sich drehenden Welle.
Das Abdichten einer sich drehenden Welle, wobei diese ringsum von Flüssigkeit umgeben ist, ergibt immer Schwierigkeiten in bezug auf das Auftreten und Verhindern eines 1-Jeckens längs der Welle. Bei den bis jetzt bekanntgewordenen Stopfbüchsen hat man zu?, Abdichtung einige Windungen Packungs schnur viereckigen Querschnittes oder einige genau eingepasste Packungsringe, zum Bei spiel aus einer geeigneten Asbestsorte, um clie Welle herumgelegt und mit I-Iilfe einer soge nannten Brille im Packungsraum derart zu sammengepresst, dass eine Abdichtung gegen die Welle und gegen die Wand erreicht wurde.
Diese Abdichtungsweise hat sich in man chen Fällen als nicht genügend erwiesen, weil zum Beispiel bei einer vibrierenden Welle die Packung einschlägt und nicht unter allen Umständen' eine gute Abdichtung gewähr leistet ist.
Durch ein weiteres Anpressen der Brille kann für einige Zeit das Lecken längs der Welle wieder vermieden werden, jedoch bleibt in der Praxis die Anwendung der Packung in dieser Weise nicht zufriedenstellend.
Man hat in verschiedener Weise versucht, dies zu verbessern, aber dies ist noch nicht in einfacher Weise gelungen. Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine einfache Lösung des Problems zu schaffen.
Die erfindungsgemässe ringförmige Pak- kung aus elastisch verformbarem Material ist dadurch gekennzeichnet, dass am äussern Um fang des die Packung bildenden Ringes eine im Querschnitt bogenförmige Rinne vorge sehen ist, so dass zwei entgegengesetzte Kräfte, welche parallel zur Ringachse in der Nähe des Umfanges der an der Innen- und Aussenseite abgestützten Packung auf diese wirken, Kräfte erzeugen, welche senkrecht zur Ringachse hin bzw. von der Ringachse weg gerichtet sind und die Packung an die Abstützflächen drücken.
Eine weitere Verbesserung der Packung kann dadurch erhalten werden, dass die ring förmige innere Ringfläche ebenfalls mit einer im Querschnitt bogenförmigen Aussparung versehen wird.
Eine weitere Verbesserung kann dadurch erhalten werden, dass der Querschnitt des Ringes sieh nach innen verjüngt, so dass die äussere Ringfläche breiter als die innere Ring- fläche ist.
Durch eine solche Ausbildung der Ring innenseite kann erreicht werden, dass die Abdichtung der Packung zum Beispiel gegen über einer Welle praktisch längs zwei Linien oder schmalen Flächen erfolgt. Die relativ schmale Bemessung der Berührungsoberfläche zwischen Packung und Welle, was mit Rück sicht auf Reibungskräfte usw. einen erheb- liehen Vorteil darstellt, lässt sieh somit bei der erfindungsgemässen Packung verwirk lichen, während trotzdem und sogar gerade dadurch eine sehr gute Abdichtung zustande ;kommt.
Es ist besonders vorteilhaft., wenn der Querschnitt des äussern Teils des Ringes die Form einer llondsiehel oder eine ähnliche Form aufweist, und noch besser ist eine solche Ausbildung, bei welcher der gesamte Quer schnitt die Form zweier, finit den konvexen Seiten aneinander befestigter Mondsicheln aufweist.
Wenn eine Kühlflüssigkeit oder ein Schmiermittel in an sich bekannter Weise im Raum zwischen der Packung und zum Beispiel der Welle benutzt wird, so kann die Packten- mit. einer oder mehreren Bohrungen zwecks Duschlassens der Kühlflüssigkeit oder des Schmiermittels versehen sein.
Zwecks Verbesserung der Abdichtung oder für den Fall, dass auf beiden Stirnseiten der Packung Flüssigkeit vorhanden ist, kann eine Packung verwendet werden, welche aus zwei oder mehr gegenseitig verbundenen, gleich artigen, nebeneinanderliegenden ringförmigen Teilen besteht, die am Aussenumfang und zweckmässig auch am Innenumfang je eine Rinne der genannten Art aufweisen.
In der beiliegenden Zeichnung sind drei beispielsweise Ausführungsformen der erfin dungsgemässen Packung dargestellt, und zwar zeigt Fig.l eine Seitenansicht einer ringförmi gen Packung, Fig.2 einen Axialsehnitt, wobei der obere Teil der Figur eine einfache Packung und der untere Teil eine doppelte Packung veran schaulicht, Fig. 3 die gemäss der obern Hälfte der Fig. ? ausgebildete Packung, um eine Welle herum angeordnet, wobei der obere und der untere Teil der Figur verschiedene Ausfüh rungsformen des Packungsraumes v eran- schaulichen, Fig. 4 die Kräfte,
welche im Betrieb dieser Packung auftreten, und Fig.5 die dritte Ausführungsform dei- er findungsgemässen Packung im Axialschnitt.
Nach den Fig. 1. bis 4 weist die Packung 1 einen bzw. zwei äussere Teile ? und einen bzw. zwei innere Teile 3 auf. Der äussere Teil 2 weist auf seinem Umfang eine im Querschnitt bogenförmige Rinne auf, so dass sein Quer schnitt die: l:'orni einer Mondsichel aufweist.
Der innere Ringdurchmesser soll. dein der Welle gleich sein oder kann sogar noch etwas grösser als jener der eile sein, tim die herum die Packung anzubringen ist. Das Anbringen lässt sieh also sehr leicht durchführen. Die Packung erfordert keine besondere Ausfüh rungsform des Packungsraums oder der Brille. Der Packungsrahm kann eine ziemlich geringe Länge aufweisen, was bei vielen der bis jetzt benutzten Packungen nicht der Fall ist.
Durch das Anziehen der Brille 4, wie in der obern Hälfte der Fig.3 angegeben, wird auf der einen Stirnseite des Ringes auf diesen in der Nähe seines Umfanges eine parallel zur Ringachse gerichtete Kraft P ausgeübt (Fig. 4), wodurch auf der andern Seite die Reaktionskraft Pr- auftritt. Dadurch, dass der Rin<U>-</U> sieh aus einem elastisch verformbaren Material zusammensetzt, wird die Breite des Ringes abnehmen, wobei sein Aussen- und sein Innendurchmesser sieh zu verändern suchen.
Durch die besondere Ausbildung des Quer schnittes wird sich der Ring ringsum im Pak- kungsraum bei 6 und 7 mit einer Kraft P1 an das (Tehäuse und bei 8 und 9 mit einer Kraft P. = P1 an die Welle anlegen. Infolge des elastischen Materials in Kombination mit der angegebenen Ringform entsteht ein Gleich gewicht der Kräfte, wie in Fig. 4 dargestellt. was eine gute Abdichtung sichert.
Wenn auf einer Seite des Ringes ein Flüssigkeitsdruck ausgeübt wird, so wird die ser Druck eine Resultante D ergeben, welche in erster Linie die Abdichtung bei 9 aufzu lieben sucht. (Die Kraft D ist die resultie rende Druckkraft sämtlicher senkrecht auf einer Hälfte der Innenseite des Ringes stehen den Druckkräfte.) Die Horizontalkomponente von D presst den Ring mehr zusammen und wirkt im Sinne einer Vergrösserung von P1 i!nd P.,.
Dadurch, dass ein Flüssigkeitsdruck auf niu- eine Seite ausgeübt wird, im vorliegen den Falle auf die in der Zeichnung linke Ringhälfte, wird also infolge der Kraft D der Druck P., bei 9 abnehmen, jedoch wird P., bei 8 einen solchen Wert annehmen, dass eine gute Abdichtung bei g dennoch gewährleistet bleibt.
Durch Breiteveränderung der Pael@ing ist der Abdichtungsdruck auf der Abdich tungsfläche einstellbar.
Wenn bei einem bestimmten konstanten Druck keine weitere Einstellung für notwen dig gehalten wird, so kann die Ausführung des Packungsraumes noch viel einfacher sein, wie in der untern Hälfte der Fig. 3 an ge geben.
Der Raum ist hierbei von einem Rande 5 begrenzt, welcher an die Stelle der Brille tritt. Der Ring lässt sich leicht in den Packungs raum einbringen und infolge des Einspringens hinter dem Rande wird der erforderlielie Druck auf den Ring ausgeübt und ist. die Abdichtung gleichfalls gesichert.
Fig. ' zeigt eine Ausführungsform der er findungsgemässen Packung, beider im Quer schnitt der Aussenteil ' und der Innenteil 3 beide die Form einer Mondsichel aufweisen, und diese Mondsicheln sind mit ihren Kon- vexseiten miteinander verbunden. Die äussere Mondsieliel 2 ist in Radialriehtung etwas breiter als die innere Mondsichel 3 aus(Yeführt.
Wenn eine Kühlflüssigkeit oder ein Schmiermittel in an sich bekannter Weise im Raum 10 zwischen der Wand des Packungs raumes und der Packung benutzt wird, so kann die Flüssigkeit oder das Schmiermittel durch die Öffnungen 11 oder 12 (Fug. 2) ihren Weg nach der Welle finden.
Die doppelte Ausführung der Packung, wie in der untern Hälfte der Fig.2 veran schaulicht worden ist, bzw. allgemein eine Mehrfachausführung mit mehr als zwei neben einander angeordneten, miteinander verbun denen Ringteilen ist besonders von Vorteil bei Abdichtung von. zwei Flüssigkeiten auf zwei Stirnseiten der Packung oder bei einer Abdichtung zwischen einem Vakuum und einer Flüssigkeit.
Man benutzt ein Material, welches Ela stizität als Haupteigenschaft hat, und gestaltet die Packung derart, dass diese Eigenschaft so zweckmässig wie möglich benutzt wird zwecks dauernder Abdichtung. Das Material soll seine Elastizität behalten, und wenn bei vibrierenden Wellen das Abdichten gesichert bleiben soll, so darf die 1Iysteresis nicht be deutend sein. Wenn alles dies der Fall ist, ist eine sichere Abdichtung gewährleistet.
Die besonderen, mit der Erfindung er reichbaren Vorteile sind unter anderem: l.. Die Abmessungen können derart sein, dass beim Einbauen etwas Spielraum zwischen der Welle und dem Ring bzw. zwischen der Wandung des Packungsraumes und dem Ring vorhanden ist.
Abhängig vom Anziehen der Brille nach dem Anordnen der Packung wird der äussere , Durchmesser grösser und der innere Durch messer kleiner, wodurch sich der Ring gegen die Welle und die Umfangswand des Pak- kungsraumes legt. Die auf diese Weise ange brachte Packung ergibt Einstellbarkeit für die nötige Federung zum Ausgleich von: a) vibrierenden Wellen, da. der Ring unter dauernder Abdichtung der Welle fol(Y t, b) abgenutzten Achsenlagern und exzen trisch laufenden Wellen oder nicht genau zen trischen Wellen, weil der Ring sich auf die richtige Stelle einstellen kann und eine gute Abdichtung somit stets behalten bleibt.
2. An das Spiel der Welle im Boden des Packungsraumes und in der Brille werden keine Anforderungen gestellt., das heisst dieses Spiel kann sehr<U>gross</U> sein. Inn Gegensatz zu den üblichen Packungen stellt. dies einen er lieblichen Vorteil dar.
Irg-endwelehe Beschädigung der rotieren den Welle durch Anlaufen am genannten Boden oder an der Brille, wie dies bei den bis jetzt. benutzten Packungen infolge von Abnutzung der Fall sein kann, ist ausge 5chlossen, zumal ein grosses Radialspiel ange wendet werden kann. 3. Bei neu zu konstruierenden Dichtungen für rotierende Wellen kann ein einfacher Packungsraum angefertigt werden, welcher den Abmessungen der Spezialpackung und dem zu wählenden Abdichtungsdruck auf der -\Velle angepasst ist. Die Packung lässt sich dann ganz leicht in den Raum drücken.
4. Es wird eine kürzere Bauart als mit der üblichen Stopfbüchse ermöglicht, wodurch bei Anwendung einer einseitig gelagerten Welle eine leichtere Konstruktion möglich ist und Vibrierungen der Welle sich leichter vermei den lassen.
5. Die Packung kann ebenfalls für eine zweiseitige Abdichtung ausgeführt werden (Trennung von zwei Flüssigkeiten), wobei sie aus zwei nebeneinander angeordneten, mitein ander verbundenen ringförmigen Teilen mit einem Zwischenraum zwischen Abdichtinnen- teilen derselben bestehen kann. Es leuchtet ein, dass für besondere Zwecke auch mehr als zwei Ringteile miteinander vereinigt werden können.
Die erfindungsgemässe Packung lässt sich aus jedem elastisch verformbaren Material, zum Beispiel aus Gummi, von etwa 50 bis 60 shore, herstellen. Eine Metallausführung ist ebenfalls möglich, vorausgesetzt, dass das Metall elastisch ist und sich unter Druck nicht bleibend verformt.
Die Packung ist für Abdichtung bei einer drehenden Welle beschrieben worden; es ist jedoch klar, dass die Packung auch für an dere Zwecke, wie für Wasserstandglasrohre und Kolbenstangen, Verwendung finden kann.
Obwohl die Ausführungsform mit einem Querschnitt in der Form einer Mondsichel sich am geeignetsten erwiesen hat, beschränkt sich die Erfindung nicht. darauf. Viele Än derungsausbildungen sind möglich. Der Quer schnitt kann zum Beispiel die Form eines Trapezes haben, dessen Parallelseiten je mit einer Ringrille versehen sind und dessen grössere Parallelseite an der äussern Ringseite liegt.