CH432157A - Stopfbüchse für unter hohem Druck stehende Vorrichtungen, insbesondere Kolben oder Kolbenstangen bei Hochdruckmaschinen - Google Patents

Description

  Stopfbüchse für unter hohem Druck stehende Vorrichtungen, insbesondere Kolben oder  Kolbenstangen bei Hochdruckmaschinen    Bei hohen Betriebsdrücken, z. B. bei Hochdruck  kolbenpumpen,     Plungerpumpen    oder Hochdruckkom  pressoren, verwendet man bis etwa 300 atü     Nutringe     aus Leder und Kunststoffen oder aus Kunstgummi mit       Baumwollgewebeeinlagen,    um sie widerstandsfähiger zu  machen.  



  Diese Arbeitsmaschinen weisen Drehzahlen bis etwa  500     U/min    auf. Der Spalt zwischen Kolben bzw. Kol  benstange und dem zur Führung der Kolbenstange die  nenden Grundring beträgt einige Millimeter, damit eine  rasche Druckwirkung auf die Lippe des     Nutringes    er  zielt wird. Diese Anordnung hat folgende Nachteile:  Der Druck der Flüssigkeit oder des Gases, der sich  im     Spalt    längs des Kolbens oder der Kolbenstange fort  setzt, wirkt stauchend auf die Lippe des     Nutringes    und  deformiert diese mit der Zeit. Schliesst die Lippe im  drucklosen Zustand nicht dicht an die Kolbenstange  bzw. den Kolben an, so wird die Deformierung durch  die stauchende Einwirkung auf die Lippe des     Nutringes     um so stärker.

   Ein weiterer Nachteil besteht darin,  dass sich infolge des grossen Spaltes zwischen Kolben  bzw. Kolbenstange und dem Grundring bei den all  gemein üblichen Längen der Stopfbüchse eine schlechte  Führung dieser hin und her gehenden Maschinenteile  ergibt. Beginnt der Kolben bzw. die Kolbenstange ein  mal zu wandern, so ist nach     kurzer        Zeit    der     Nutring     deformiert.

   Ein weiterer     Nachteil    ist, dass der     Nutring     infolge des     starken        Pressdruckes    am Kolben bzw. der  Kolbenstange haftet, so dass der     Nutring    beim Bewe  gungswechsel sehr stark beansprucht wird, und zwar  um so stärker, je grösser die Hubzahl pro Minute ist.  



  Die     Erfindung    setzt     sich    zum Ziel, diese Nachteile  so weit wie möglich auszuschalten, um eine lange Dich  tungsdauer zu erzielen. Die Erfindung betrifft eine  Stopfbüchse für unter hohem Druck stehende Vor  richtungen, insbesondere Kolben und Kolbenstangen  bei Hochdruckmaschinen, die dadurch gekennzeichnet  ist, dass der Grundring, gemeinsam mit einem Nut  ring, einen mit dem Druckraum durch grosse Kanäle  in Verbindung stehenden Ringkanal bildet, der mit dem    Spalt zwischen Grundring und beweglichem     Teil    durch  einen Ringspalt unter einem solchen Winkel verbunden  ist, dass die Strömung in dem Ringspalt der Strömung  in dem Führungsspalt zwischen Grundring und beweg  lichem Teil entgegenwirkt. Diese Anordnung bezweckt,  die Druckflüssigkeit z.

   B. durch grosse Bohrungen oder  Langlöcher des Grundringes und den vorzugsweise da  ran anschliessenden Ringspalt, der vom Grundring     und     dem     Nutring    gebildet sein kann, so zu leiten, dass  die Wirkung eines     Stauchdruckes    auf eine     zweckmässig     am     Nutring    vorhandene Lippe so gut wie verhindert  und die Lippe an den beweglichen Teil, z. B. Kolben  bzw.

   Kolbenstange, gedrückt wird, indem die so ge  leitete Druckflüssigkeit in entgegengesetzter Richtung  gegenüber der Druckflüssigkeit im Spalt zwischen be  weglichem Teil und Grundring durch den Ringkanal  auf den     Nutring    allmählich verlaufend bis zur Lippen  spitze einwirkt, wobei die durch den Ringspalt kom  mende Druckflüssigkeit auch die stauchende Wirkung  der aus dem Spalt zwischen beweglichem Teil und  Grundring kommenden Druckflüssigkeit kompensiert.  



  Ringkanal und Ringspalt sind zweckmässig so di  mensioniert, dass keine Drosselung auftritt, während im  Spalt zwischen     beweglichem    Teil und Grundring, der  vorteilhaft nur etwa 0,03 bis 0,04 mm, auf den Durch  messer bezogen, misst, eine starke Drosselung des Flüs  sigkeitsdruckes erfolgen kann. Zu dem gleichen Zweck  starker Drosselung kann ferner der letztgenannte Spalt  möglichst lang ausgeführt werden, wobei er zugleich  eine gute Führung für den beweglichen Teil bildet.  Die Länge der Kanäle, z. B. Bohrungen bzw. Lang  löcher, des Grundringes dagegen soll zweckmässig mög  lichst kurz sein, um eine rasche Ausgleichswirkung bei  jedem Druckwechsel auf den Flüssigkeitsdruck im Spalt  zu erzielen.  



  Vorteilhaft kann der Ringspalt zum beweglichen  Teil eine Neigung von 45 bis 20  und weniger haben,  besonders wenn der     Nutring    aus     Metall    besteht. Be  steht der     Nutring    aus Kunststoff, so kann die Neigung  grösser     sein.         Der     Nutring    ist vorzugsweise aus Metall hoher     Gleit-          fähigkeit    oder aus einer Legierung hergestellt. Die  Dehnung dieses Metallee beträgt     vorteilhaft    12 bis 18 %,  damit ein gutes Anliegen bzw. eine gute Dichtung an  dem beweglichen Teil (Kolben bzw. Kolbenstange) er  zielt wird.

   Ferner kann eine     Schmierung    des     beweglichen     Teils mit Zylinderöl vorgesehen werden, so dass ein       Anhaften    des     Nutringes    am beweglichen Teil vermieden  wird und     ausserdem    der     Ölfilm    im engen Spalt den       Flüssigkeitsdruck    zusätzlich abdrosselt.  



  Der Grundring kann     mit    dem     Stopfbüchsentopf    aus  einem     Stück    bestehen oder getrennt angeordnet sein.  Im ersten Fall kann die fertig montierte Stopfbüchse  z. B. in den Deckel einer Hochdruckpumpe einge  schraubt und somit leicht auswechselbar sein. Im     zweiten     Fall kann sich die     Stopfbüchse    z. B. im Deckel einer  Hochdruckpumpe befinden.     Grundring    und     Nutringe     werden     zweckmässig    mit einer Brille     fixiert.     



  Man sollte höchstens zwei     Nütringe    verwenden, und  es sollte stets schon der, z. B. einem Zylinder zugekehrte,       Nutring    dichten, während der     zweite        Nutring    nur als  Reserve dienen sollte.  



  Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht  die Zeichnung. In dieser zeigen:       Fig.    1 einen Teilschnitt durch eine     Stopfbüchse    mit  einem     Nutring,          Fig.    2 einen Teilschnitt durch     einen    doppelten Nut  ring und       Fig.    3 eine Ansicht des Grundringes vom Druck  raum her.  



  Bei der in     Fig.    1 im     Schnitt    gezeigten Stopfbüchse  ist an einem Rahmen 1, z. B. einer Hochdruckpumpe,  ein Zylinderflansch 2 festgeschraubt. 3 ist die Kolben  stange bzw. der Kolben der Pumpe. In den     Zylinder-          flansch    2 ist ein     Stopfbüchengehäuse    4     (Stopfbüchsen-          topf)    mittels eines Feingewindes     G1    eingeschraubt.

   Das       Stopfbüchsengehäuse    4 bildet mit dem     Grundring    5  ein Stück, jedoch könnte der Teil 4 auch     mit    dem  Zylinderflansch 2 ein Stück bilden und dann wird der       Grundring    5 getrennt eingeschraubt, wie die gestrichelte  Linie 6 andeutet. Der Grundring 5 weist als Verbin  dungskanäle acht bis zehn Bohrungen 7 oder vier  Langlöcher 8 gemäss     Fig.    3 auf,     die    in einen kreis  förmig abgerundeten, ovalen Ringkanal 9 von der  Breite b münden.

   Der Grundring 5 weist ferner eine  lange Führung für die Kolbenstange bzw. den Kolben 3  auf, die bis in den     Pumpenzylinder    10 vom Durchmesser       DZ    hineinreicht und wesentlich länger ist als die  Verbindungskanäle 7 bzw. B. Diese Führung bildet  mit der Kolbenstange bzw. dem Kolben 3 einen Füh  rungsspalt s, der etwa 0,03 bis 0,04 mm oder     weniger,     auf den Durchmesser bezogen, misst. Der     kreisförmig     abgerundete ovale Ringkanal 9 von der Breite b wird  vom     Grundring    5 und einem     Nutring    11 (aus Blei, aus       Legierungen    wie Bronze oder aus sonstigem Metall  von hoher Dehnung oder auch aus Kunststoff) gebildet.

    Die Lippe des     Nutringes    11 geht unter einem Winkel a  mit der entsprechenden, gegenüberliegenden Wandung  des Grundringes 5 in den Ringspalt S1 bzw. die  Projektion     Si    auf die Kolbenstange bzw. den     Kolben    3  über.  



  Den     Flüssigkeitsdruckverlauf    aus dem Zylinder 10  durch die     Bohrungen    7 bzw. Langlöcher 8 in den       Ringkanal    9 und den Ringspalt     S1        veranschaulicht     der Linienzug mit Angabe der     Pfeilrichtung.    Der Nut  ring 11 weist eine Eindrehung 12 auf, die die Lippe  elastischer gestaltet. Mit der     Stopfbüchsenbrille    13, die    mittels eines Feingewindes     G2    in das Stopfbüchsen  gehäuse 4 eingeschraubt ist, wird der     Nutring    11     fixiert.     Für die bei 14 zugeführte Ölschmierung ist dickes  Zylinderöl zu wählen.

   Vier Bohrungen 15 dienen zur  Aufnahme     eines    Steckschlüssels zum Nachstellen der       Stopfbüchsenbrille    13.  



  In     Fig.    2 sind zwei hintereinander geschaltete Nut  ringe 11 und 11' veranschaulicht. Beide Lippen des       Nutringes    11' sind unter einem Winkel     ss        abgeschrägt.     Der     Nutring    weist ferner eine     Ausdrehung    16 auf,  die die Lippen besonders elastisch macht.     Der        Nutring     11 weist die übliche, eingedrehte Nut 12 und ferner  eine längliche     Eindrehung    17 auf, in die die innere  Lippe des     Nutringes    11'     hineinragt.    Dadurch erhält  die Lippe ein elastisches, freies Spiel und kann auf  die Kolbenstange bzw.

   den Kolben 3 keine klemmende  Wirkung ausüben. Die hinteren Begrenzungsflächen des       Nutringes    11 sind     unter    dem Winkel     ss    abgeschrägt  und zur Mitte verlaufend     kreisförmig    abgerundet. Die  Lippe des     Nutringes    11 ist unter einem Winkel a  geneigt und geht dann in eine kreisförmig     begrenzte          Ausnehmung    18 über, die den einen     Teil    des Ringkanals  9     bildet.    Mit dem flachen Teil sitzt der     Nutring    11  dicht auf dem Grundring 5 auf.  



  Die Winkel a und     ss    betragen etwa 45 bis 20   und weniger, je nach der geringeren oder grösseren  Festigkeit des Werkstoffes der     Nutringe.     



       Die        Erfindung    ist besonders für Hochdruckpumpen,  Kolbenkompressoren usw., aber auch für Ventilgehäuse,  die starken und schnellen Druckwechseln ausgesetzt  sind, mit Vorteil verwendbar.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Stopfbüchse für unter hohem Druck stehende Vor richtungen, insbesondere Kolben und Kolbenstangen bei Hochdruckmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundring, gemeinsam mit einem Nutring, einen mit dem Druckraum durch grosse Kanäle in Verbindung stehenden Ringkanal bildet, der mit dem Spalt zwischen Grundring und beweglichem Teil durch einen Ring spalt unter einem solchen Winkel verbunden ist, dass die Strömung in dem Ringspalt der Strömung im Füh rungsspalt zwischen Grundring und beweglichem Teil entgegenwirkt. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Stopfbüchse nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Verbindungskanäle zwischen dem Ringkanal und dem Druckraum der zu dichtenden Vor- richtung aus Bohrungen oder Langlöcher bestehen. 2. Stopfbüchse nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Grundring eine lange Führung für den beweglichen Teil aufweist, die bis in den Druckraum hineinreicht und wesentlich länger ist als die Verbindungskanäle. 3.

   Stopfbüchse nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Grundring mit dem Stopfbüchsen gehäuse aus einem Stück besteht und in den Deckei der zu dichtenden Vorrichtung einschraubbar ist. 4. Stopfbüchse nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Grundring getrennt in einen im Deckel der zu dichtenden Vorrichtung befindlichen Stopfbüchsentopf einsetzbar ist. 5.

   Stopfbüchse nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Ringkanal runde oder ovale Form mit kreisförmigen Abgrenzungsflächen aufweist. 6. Stopfbüchse nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der drosselfreie Ringspalt entspre- chend der Lippe des Nutringes unter einem spitzen Win kel in den Führungsspalt mündet. 7. Stopfbüchse nach Patentanspruch und Unter anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der drossel freie Ringspalt unter einem Winkel von höchstens 45 bis 20 in den Führungsspalt mündet. B.

   Stopfbüchse nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Nutring aus Metall von hoher Gleitfähigkeit oder aus Kunststoff eine Eindrehung aufweist, die sich möglichst nahe dem im Nutring be findlichen Ende des Ringkanals befindet. 9. Stopfbüchse nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass zwei Nutringe aus Metall von hoher Gleitfähigkeit oder aus Kunststoff hintereinander ge schaltet sind, wobei der zweite Nutring zwei einen spitzen Brustwinkel aufweisende Lippen besitzt. 10.

   Stopfbüchse nach Patentanspruch und Unter anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Brust winkel der beiden Lippen des zweiten Nutringes 45 bis 20 beträgt. 11. Stopfbüchse nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Druckraum zugekehrte erste Nutring ausser der nahe dem Ende des Ringkanals liegenden Eindrehung eine weitere flache Eindrehung aufweist, und dass der rückwärtige Teil dieses Nutringes zu beiden Seiten unter einem spitzen Winkel abgeschrägt und gegen die Mitte kreisförmig abgerundet ist. 12.

   Stopfbüchse nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 8, 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dem beweglichen Teil zugekehrte Lippe des zweiten Nutringes in die flache Eindrehung des ersten Nutringes mündet.