Titel: Stopfbüchsen- und Kolbendichtung.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1890, Band 282 (S. 76–80)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj282/ar282031

Stopfbüchsen- und Kolbendichtung.1)

Mit Abbildungen.

Die Verwendung stets höherer Dampfspannung bei Dampfmaschinen hat die Aufmerksamkeit der Maschinentechniker in verstärktem Maasse auf die Dichthaltung der Stopfbüchsen und Kolben gelenkt. Immer mehr verschwinden die Dichtungen mit Hanf, Gummi u. dgl. Stoffe, um der Metalldichtung Platz zu machen. Die alten Dichtungsmaterialien werden fast nur noch zu Kaltwasserpumpen verwendet; und wo sie sich bei Dampfdichtungen noch finden, dienen sie fast nur als Nebenmaterial, etwa zur Ausgleichung der von der Wärme bewirkten Raumveränderungen. Die gleitenden Flächen sucht man stets aus Metall herzustellen.

In Nachstehendem wollen wir nur die bemerkenswertheren Neuerungen besprechen und zwar nur diejenigen, welche bereits einige Wichtigkeit erlangt haben oder aber solche, deren Einrichtung eine weitere Verbreitung wahrscheinlich macht. Die grosse Menge insbesondere der amerikanischen Constructionen und Constructiönchen können wir übergehen. Aber selbst bei den besseren Constructionen sind wesentlich neue Gesichtspunkte nicht in die Erscheinung getreten.

I. Die Stopfbüchsenpackungen.

Textabbildung Bd. 282, S. 76
Eine Packung, aus Metall- und Asbestringen bestehend, ist von Witty and Wyatt ausgeführt und als Eastwood's „Asbestallicon“ Packing im Engineer vom 16. März 1888 beschrieben (Fig. 1 bis 5). Die Metallringe bestehen aus mehreren Segmenten, und greifen so in einander, dass nur Metall mit der Kolbenstange in Berührung kommt. Die Metallringe können sich bis zu einem rundumlaufenden Stege der Ringe (Fig. 3) in einander schieben. Die etwas conische Form der mittleren Ringe (Fig. 5) befördert das Andrücken derselben an die Kolbenstange in Folge der Elasticität der Asbestringe. Es ist wohl anzunehmen, dass diese Stopfbüchse haltbar wegen der gewählten Materialien und wirksam wegen des Abschlusses und der verbleibenden ringförmigen Räume ist.

Textabbildung Bd. 282, S. 76
Die Stopfbüchsenliderung von W. Holzer in Neunkirchen, Reg.-Bez. Trier (D. R. P. Nr. 56157 vom 9. August 1890. Fig. 6), besteht aus 90 Proc. Bleikügelchen und 10 Proc. Gummi, welch letzteres die Lücken zwischen den Kügelchen ausfüllt und dem Ganzen seinen Zusammenhang gibt. Die Wirkungsweise gründet sich darauf, dass der auf kugelförmige Körper ausgeübte Druck sich in allen Richtungen fortpflanzt. Dementsprechend drücken sich die Kügelchen durch den Druck der Stopfbüchsenbrille |77| an die zu dichtende Stange, sowie an die äusseren Wandungen der Stopfbüchse an. In der hier angewendeten Form fällt das Starre des Metalles weg, da das Ganze nachgiebig ist, und der geringen Festigkeit des Gummi ist durch die Kügelchen nachgeholfen.

Zu Liderungen für Dampf wird Hartgummi angewendet, der von der Wärme des Dampfes nachgiebig wird; zu solchen für kalte Flüssigkeiten dient Weichgummi. Die Liderung besteht aus zwei Ringen mit gegen einander versetzten Stössen.

Ueber der Stopfbüchsenbrille sind noch Federn angeordnet, die erforderlich sind, damit beim Anlassen der Maschine und dementsprechend fortschreitender Erwärmung die Liderung sich ausdehnen kann und eine Pressung in der Büchse vermieden wird. Wollte man die Stopfbüchse nur so weit anziehen, dass sie bei gewöhnlichem Gang der Maschine gerade dicht ist, so wird sie beim Anlassen blasen. Die Federn gestatten bei höherer Erwärmung, dass die Stopfbüchsenbrille heraustreten kann, indem die Federn etwas zusammengedrückt werden. Ausserdem bieten die Federn den Vortheil, dass die Stärke des Anziehens besser beurtheilt werden kann und ein ungeschicktes Anziehen nicht so leicht möglich ist.

Baird's Metallpackung wird von Boulton Brothers and Co. in Glasgow angefertigt. Sie besteht nach Engineering vom 23. December 1887, wie Fig. 7 und 8 zeigen, aus Metallringen, welche mit elastischen Ringen wechseln. Die Metallringe sind, wie aus Fig. 8 ersichtlich, oval eingedreht and bestehen je aus vier Theilen, nämlich zwei äusseren und zwei inneren Hälften, die durch Nuth und Feder in der gegenseitigen Lage gehalten werden. Wird die Stopfbüchsenbrille angezogen, so werden die inneren Ringe an die Kolbenstange, die äusseren Ringe an die Stopfbüchse gepresst und behalten dabei bis zur weit fortgeschrittenen Abnutzung Führung durch die erwähnte Nuth und Feder. Die Stopfbüchse ist sehr elastisch und hat vorwiegend metallische Gleitflächen.

Textabbildung Bd. 282, S. 77
Die Metalldichtung von P. und E. Hulburd in London (Oesterreichisch-Ungarisches Privilegium vom 16. August 1889) besteht aus einer Metalldichtung, bei welcher ein oder mehrere Ringe einer weichen Metallcomposition von zwei abgeschrägten Flächen in der Weise zusammengehalten werden, dass sie mehr oder weniger stark gegen die abzudichtenden Flächen gepresst werden, je nachdem die abgeschrägten Flächen, welche den Ring oder die Ringe zusammenhalten, einander mehr oder weniger genähert werden.

Auf der Zeichnung (Fig. 9 bis 14) sind nach der vorliegenden Erfindung hergestellte Dichtungsringe in verschiedenen Formen dargestellt, und zwar zeigen Fig. 9 bis 13 einen Stopfbüchsendichtungsring, während Fig. 14 einen mit dem Dichtungsring versehenen Kolben zeigt.

Der Ring a ist an seinen beiden Seiten abgeschrägt, und legt sich mit diesen schrägen Flächen einerseits gegen einen in der Stopfbüchse angeordneten Ring c, andererseits gegen den Deckel d der Stopfbüchse. Der Ring c und der Deckel d der Stopfbüchse sind ebenfalls mit Abschrägungen versehen, welche den schrägen Flächen b des Ringes entsprechen.

Auf der Aussenseite des Ringes ist eine Vertiefung f angebracht. Hierdurch wird erzielt, dass sich beim Zusammenpressen des Ringes mittels des Stopfbüchsendeckels d auch die mittleren Theile des Ringes mit demselben Druck gegen die abzudichtende Fläche legen, als die nach den Seiten des Ringes zu gelegenen Theile desselben.

Textabbildung Bd. 282, S. 77
Um die Abnutzung der Ringe möglichst klein zu machen, sind auf der Dichtungsfläche Vertiefungen oder Kanäle g angebracht, die mit Asbest h oder einem die Reibung vermindernden Material angefüllt sind, wobei diese Vertiefungen vorzugsweise in Schraubenform angebracht werden, wie in Fig. 10 und 11 dargestellt ist, so dass das Füllmaterial von der Kolbenstange allmählich nach den Enden der Vertiefungen hin zusammengepresst wird.

Statt der Vertiefungen und Kanäle g kann man auch längliche oder runde Löcher i anwenden.

Soll der Dichtungsring für Kolben verwendet werden (Fig. 14), so wird die Vertiefung f auf der Innenseite des Ringes angeordnet. Die schrägen Flächen des Ringes legen sich dann einerseits gegen eine entsprechend schräge Fläche j des Kolbenkörpers, andererseits gegen einen ebenfalls mit einer schrägen Fläche versehenen Ring k, der mittels Schrauben l auf den Kolbenkörper aufgeschraubt ist.

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Werden zwei oder mehr Dichtungsringe angewandt, so legt man zwischen je zwei Dichtungsringe einen King von Messing oder anderem geeigneten Material, welcher einen dreieckigen Querschnitt hat.

Textabbildung Bd. 282, S. 78
Die Gminder'sche Metallpackung mit geriffelten inneren und äusseren Dichtungsflächen (Fig. 15) (D. R. P. Nr. 51831 vom 7. Mai 1889), mit deren Verwerthung für Deutschland die Firma Paul Lechler in Stuttgart betraut ist, besteht im Wesentlichen aus einem Einsatz von mehreren Lagen von Ringen aus Lagermetall, welche je einerseits mit conisch abgeschrägten Flächen aufeinander liegen und deren gegen die Stopfbüchsenwand und Kolbenstange gerichtete Flachen mit Riffelungen, Rippen oder Kannelirungen versehen sind. Diese Liderungsflächen pressen sich einerseits an die Wandung der Stopfbüchse passend an, während andererseits die Stange sich leicht und rasch einschleift, wodurch ein dauernd dampfdichter Abschluss erzielt wird.

Die geriffelten Dichtungsflächen des Einsatzes bewirken eine Drosselung des sich einzwängenden Dampfes, der auf diese Weise rasch seine Spannkraft verliert, so dass die Packung mit nur geringem Druck auf die Kolbenstange anzupressen ist. Auch bietet die Riffelung einen geringen Reibungswiderstand.

Gminder's patentirte Metallpackung ist von maassgebenden Maschinenfabriken als zweckmässig anerkannt.

Textabbildung Bd. 282, S. 78
Die Metallpackung von W. E. Brockett, Berlin, Wis., Nordamerika, welche nach American Machinist vom 28. Juli 1883 in Fig. 16 dargestellt ist, besteht aus einzelnen Ringen, welche durch einen (ionischen Ring und Ranken- (Spiral-) Federn an die Stange gedrückt werden. Damit der Büchse ein gewisser Grad von Beweglichkeit ermöglicht werde, sind der Grundring und der der Brille zunächst liegende Ring nach einer Kugelfläche bearbeitet.

D. B. Huston in London verwendet für seine Stopfbüchse als anspannendes Mittel einen wellenförmig gebogenen Ring von Stahldraht, dessen Enden durch die Klammer E mit einander verbunden sind (Fig. 17 bis 19). Auf den Ring stützen sich zwei conische Ringe B. Wird die Stopfbüchsenbrille C angezogen, so bewirkt der Stahldrahtring eine Anpressung derselben an die Kolbenstange. Ueber den Ringen B ist noch eine Metallunterlagsscheibe angebracht, sowie etwas federnde Dichtung. Da die Anpressung bei dieser Stopfbüchse nur nach der Kolbenstange hin erfolgt, und nur nebensächliche Sorgfalt auf die Dichtung der Aussenwände der Büchse verwendet ist, können wir dieselbe für wirksam nicht halten.

Textabbildung Bd. 282, S. 78
Eine Stopfbüchse, welche zum Zwecke des Auswechselns der Packung herausnehmbar gemacht ist, ist Addison Goodrich in Astoria durch das amerikanische Patent Nr. 458453 vom 6. November 1890 geschützt worden. Die untenstehenden Fig. 20 und 21 zeigen die Anordnung in zwei Ausführungsformen. Die Büchse a, welche die Packung enthält, ist zweitheilig, und sind die Theile so geformt, dass sie mit Knaggen b in einander greifen, wodurch sie vor gegenseitiger Verschiebung nach der Länge geschützt sind. Da sich insbesondere bei nicht metallischen Packungen das Material bei längerem Gebrauch sehr fest in die Stopfbüchse presst, so ist die vorliegende Anordnung wohl beachtenswerth. Aber auch bei Brüchen an metallischen Packungen kann sie gute Dienste leisten, da die Bruchstücke nicht selten der Entfernung erhebliche Schwierigkeiten entgegensetzen.

Textabbildung Bd. 282, S. 78
Eine Stopfbüchse mit beweglichen Verpackungsbehältern ist Gegenstand des D. R. P. Nr. 50971 vom 16. August 1889, ertheilt an N. Macbeth in Bolton. Die Büchse hat sich in kurzer Zeit in England sehr verbreitet und wird in mehreren Abänderungen ausgeführt, welche mit einander gemeinsam haben, dass die Büchse in gewissem Grade sich der Lage der Kolbenstange anbequemt (Fig. 22 bis 24).

Zur Aufnahme der Verpackung kommen für sich bestehende Büchsen cc1 in Anwendung; die Verpackung wird also nicht wie bisher (vgl. übrigens die vorerwähnte Büchse von A. Goodrich) von Büchsen eingeschlossen, welche in dem Stopfbüchsenhalse fest liegen. Die Büchsen cc1 sind in einander verschiebbar und das Ende des Theiles c ist mit einer kugelförmigen Abrundung versehen, welche in eine entsprechende Ausrundung des Ringes d passt. Letzterer liegt lose auf dem Einsatz e. Eine entsprechende |79| Construction bilden die Stücke c1, f und g. Der Mittelpunkt der so hergestellten Kugelfläche liegt in der Achse der Kolbenstange, die Büchsen können also der Kolbenstange einigermaassen folgen, wobei die Ringe d und f auf ihren flachen Unterlagen sich verschieben.

In Fig. 22 wird die Verpackung von einzelnen Ringen aus Zapfenlagermetall gebildet, deren Zusammenpressung durch die Stopfbüchsenbrille k erfolgt.

Textabbildung Bd. 282, S. 79
Das Zusammenpressen der Verpackung wirkt auf ein Auseinandertreiben der Büchsen cc1 hin, wodurch bewirkt wird, dass die Büchsen und Ringe an allen Flächen fest auf einander gedrückt werden und dampfdicht schliessen.

Textabbildung Bd. 282, S. 79
Die in Fig. 23 dargestellte Einrichtung hat den kugelförmig abgerundeten Rand der Büchse c1 an dem inneren Ende derselben angebracht, und ist der Ring d auf dem grösseren Ringe e1 gelagert. Die Ringe f und d liegen hier nahe bei einander, was zur Folge hat, dass die Anschmiegung an die Kolbenstange erleichtert wird. Will man auf eine erheblichere Verschiebbarkeit verzichten, so kann man die Ringe d und f wegfallen lassen. Diese Construction gestattet, wie ein Blick auf Fig. 24 zeigt, immerhin noch eine Verschiebung der Stopfbüchse senkrecht zur Richtung der Kolbenstange.

Die nachstehende Stopfbüchse der United States Metallic Packing Company, Bradford, welche nach Engineering vom 13. December 1889 schon seit langer Zeit in Amerika mit Erfolg angewandt wurde, ist neuerdings durch W. E. Plummer, Liverpool in England eingeführt. Die Stopfbüchse besteht nach Fig. 25 bis 29 aus acht Blöcken a von Antifrictionsmetall, die in einem Ringsegment (Fig. 29) untergebracht und von Rankenfedern b an die Kolbenstange gepresst werden. Die Pressung ist gerade hinreichend, um Dichtung zu erzielen. Den äusseren Abschluss bildet der kugelförmig abgedrehte Ring e. Die ganze Verpackung wird von der Platte d getragen und von vier Rankenfedern derselben zusammengehalten. Eine Büchse f umschliesst die ganze Packung. Von den Abbildungen zeigt Fig. 25 einen Querschnitt, Fig. 26 die Packung nach Wegnahme der Büchse f, Fig. 27 bis 29 zeigen die entsprechenden Theile in äusserer Ansicht. Die Stopfbüchse ist für Schiffs- und Landmaschinen bestimmt. Bei der Pennsylvania-Eisenbahn sollen 10000 Stück derselben bei Locomotiven in Gebrauch sein.

Textabbildung Bd. 282, S. 79
E. Missel's Stopfbüchse zeigt, ganz abweichend von |80| der augenblicklichen Vorliebe für Metalldichtung, eine Dichtung von Fliesspapier (Fig. 30). Ueber diese Fliesspapierbandpackung schreibt das Journal für Gasbereitung und Wasserversorgung, Nr. 28 von 1891, Folgendes:

Als Packung für Stopfbüchsen bringt E. Misset in Stuttgart statt der Leinenbänder, welche manche Unzuträglichkeiten mit sich bringen, eine Fliesspapierbandpackung in den Handel, über deren Bewährung uns lobende Urtheile vorliegen. Statt der Leinenbänder verwendet Missel aufsaugefähige, besonders präparirte Papierstreifen in Verbindung mit leinenen Bändern, welche, den Stopfbüchsenmaassen entsprechend, in Ringform gebracht werden. Die fertigen Ringe werden aufgeschnitten geliefert und sind durch Aufbiegen leicht um die Kolbenstange zu legen. Der Umstand, dass das Papier auf der Hochkante zur Pressung gelangt, verleiht den Ringen Federkraft und eine ungewöhnliche Widerstandsfähigkeit, welche durch die Präparirung mit Fett u.s.w. noch erhöht wird. Solange die Ringe gefettet sind, erweisen sich dieselben gegen die zerstörende Wirkung des Dampfes unempfindlich. Da die Ringe nach Maass gefertigt werden, so dichten sie sofort; bei warmen Stopfbüchsen wirkt die Dichtung noch präciser, weil die Ringe in der Wärme sich ausdehnen. Hierin liegt gerade der grosse Vortheil der Missel'schen Ringe anderen Systemen gegenüber, weil durch das Ausdehnungsvermögen der Ringe die Stopfbüchsen nur ganz leicht angezogen zu werden brauchen, wodurch ein leichter Gang der Maschine und Schonung der Stangen bedingt wird. Ein häufiges Nachziehen ist hier also sehr beschränkt. Die Ringe saugen im Verhältniss zu ihrer Fettabgabe das Oel wieder auf, welches die sich bewegenden Stangen aus der directen Schmierung mit sich führen.

Textabbildung Bd. 282, S. 80
Erweist sich das Anziehen später einmal nöthig, so kommen die Bänder in eine zweckdienliche Lage zur Stange. Die Bänder legen sich nur an einzelnen Stellen an die Stange und bilden so Vertiefungen, Fettrinnen, welche der Packung aus der directen Schmierung der Stangen Nahrung zuführen, die Dauerhaftigkeit sichern und gleichzeitig die Stangen fett erhalten. Missel's Patent-Stopfbüchsenpackung eignet sich sowohl für Pumpen (kalt und warm) als auch für Dampf, Säuren u.s.w. und soll dieselbe bereits in über 6000 Betrieben zur vollen Zufriedenheit iri Verwendung sein.

Bei Gelegenheit einer Sitzung der American Railway Master Mechanics Association wurde das Ergebniss einer vom genannten Verein veranstalteten Umfrage betreffs der Erfahrungen mit Stopfbüchsen mitgetheilt. Es ergab sich aus der Beantwortung der gestellten Fragen, dass die Ansichten über den Werth der verschiedenen Stopfbüchsenconstructionen noch sehr weit aus einander gehen. Wir begnügen uns damit, auf diesen Bericht, den Engineer vom 7. October 1887 brachte, hinzuweisen. Derselbe enthält Abbildungen verschiedener Stopfbüchsen und viele Betriebsangaben über die durchlaufene Weglänge, die Anlage- und die Unterhaltungskosten.

Die Dichtung der Kolben bei hydraulischen Pressen durch Ledermanschetten ist bekanntlich wenig haltbar.

Textabbildung Bd. 282, S. 80
Gegen das Durchdrücken der Liderung bei hydraulischen Pressen verwendet Wiechmann in Frankfurt a. M. einen Schutzring nach nebenstehender Fig. 31 (D. R. P. Nr. 51461 vom 11. October 1889). Der mehrtheilige Schutzring bildet an seiner unteren und oberen Fläche einen Kegel. Die gegen den Ring sich legende Lederstulpe zwingt denselben zum steten dichten Anschluss, indem sie ihn an den Kolben drückt. Ausserdem wird dadurch der unvermeidliche Zwischenraum zwischen Kolben und Cylinderwand abgeschlossen und ein Hineinzwängen der Lederstulpe vermieden.

(Fortsetzung folgt.)

Vgl. 1887 266 * 49.

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