„Stopfbuchse“ – Versionsunterschied

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Die '''Stopfbuchse''' (in der Schweiz: ''Packung''), früher auch ''Stoffbuchse'' genannt, da als Dichtmaterial unter anderem [[Filz]] verwandt wurde, ist ein [[Dichtung (Technik)|Dichtelement]] des [[Maschinenbau]]s. Sie leistet die Abdichtung einer drehenden [[Welle (Mechanik)|Welle]] oder einer hin- und hergehenden Stange aus einem Gehäuse gegen einen einwirkenden Flüssigkeits- oder [[Dampfdruck]] und, in einfachen Fällen wie in der Landtechnik, auch lediglich die Schmierung einer Lagerstelle. Ein Kennzeichen der Stopfbuchse ist immer eine gewisse Undichtigkeit, so steht an den [[Spindel]]n der [[Armatur]]en von [[Rohrleitung]]en für [[Wasserdampf]] eine Dampfwolke; die Stopfbuchsen „zischeln“ in diesem Falle ein wenig. Bei ruhender Spindel kann die Stopfbuchse fest angezogen sein, so dass sie dicht ist. Vor der Bewegung wird sie gelockert (undicht, aber keine Reibung), nach der Bewegung wieder fest angezogen. Problematisch sind hochverdichtete Gase.
Die '''Stopf[[buchse]]''' oder '''Stopfbüchse''', früher auch ''Stoffbuchse'' genannt, da als Dichtmaterial u. a. [[Filz]] verwendet wurde, ist ein [[Dichtung (Technik)|Dichtelement]] des [[Maschinenbau]]s, das eine '''Packung''' enthält. ''Packung'' bezeichnet den komprimierten [[Dichtstoff]], der an die Dichtflächen gepresst wird. Manchmal wird auch die Stopfbuchse insgesamt als Packung bezeichnet.


Mit einer Stopfbuchse werden typischerweise drehende [[Welle (Mechanik)|Wellen]] oder bewegliche Stangen gegenüber einem [[Gehäuse]] gegenüber Flüssigkeiten oder Gasen abgedichtet, die auch unter [[druck (Physik)|Druck]] stehen können.
Eine Stopfbuchse besteht aus der Stopfbuchspackung (der eigentlichen Dichtung) und einer Stopfbuchsbrille (einer [[Flansch (Maschinenbau)|flanschähnlichen]] Hülse), mit der die Stopfbuchspackung mittels Schrauben und/oder Federn axial verpresst wird. Durch die axiale Pressung entsteht auch eine radiale Pressung der Stopfbuchspackung auf der Welle. Dadurch wird der Dichtspalt auf ein den Betriebsbedingungen angepasstes Minimum eingestellt. Eine geringe Leckage ist nicht gänzlich auszuschließen. Durch die große Berührfläche verbunden mit einer hohen Pressung, die zur leckagearmen Abdichtung notwendig ist, haben Stopfbuchspackungen relativ viel Reibung.


Anstelle von Stopfbuchsen werden heute in der Regel [[Elastomer]]-Dichtelemente wie [[O-Ring]]e, [[Wellendichtring]]e (umgangssprachlich Simmerring)<ref>eingetragenes [[Warenzeichen]] von Freudenberg&nbsp;&&nbsp;Co, Weinheim</ref> oder zur Druckabdichtung [[Gleitringdichtung]]en eingesetzt. Stopfbuchsen kommen noch zum Einsatz, wenn keine geeigneten Elastomere für spezielle Umgebungsbedingungen zur Verfügung stehen oder eine Wartung der Abdichtung ohne Demontage möglich sein muss.
Stopfbuchspackungen werden als wirtschaftliche Dichtungslösung in Pumpen und Rührwerken und als Spindelabdichtungen in Regel- und [[Stellventil]]en eingesetzt. Den früheren Blau- beziehungsweise Weißasbest haben moderne Werkstoffe wie Aramid, Graphit, PTFE und so weiter abgelöst. Packungen werden in der Regel maschinell unter Beigabe von diversen Schmier- und Imprägniermitteln geflochten.
Die maschinell geflochtene, selbstschmierende Stopfbuchspackung erfand Feodor Burgmann 1884 in Dresden.


== Anwendung ==
Stopfbuchsen wurden auch in [[Dampfmaschine|Kolbendampfmaschinen]], insbesondere in Dampflokomotiven eingesetzt. Die Durchführung der Kolbenstange durch den Zylinderdeckel erforderte eine dampfdichte Abdichtung. Die Stopfbuchsringe wurden anfänglich überwiegend auf Graphit- und [[Asbest]]basis hergestellt, mit der Verbreitung der Heißdampfmaschine fanden später überwiegend [[Gusseisen|gusseiserne]] Stopfbuchsringe Verwendung.
Zur Verlängerung der [[Lebensdauer (Technik)|Lebensdauer]] werden Stopfbuchsen oft nur soweit angezogen, dass noch eine geringe [[Leck]]age auftritt. Falls erforderlich kann hierdurch zugleich eine [[Kühlung]] und [[Schmierung]] der Dichtflächen erreicht werden. An [[Gewindespindel|Spindeln]] der [[Armatur]]en von [[Rohrleitung]]en für [[Wasserdampf]] war oft eine kleine Dampfwolke zu sehen, und die Stopfbuchsen „zischelten“ ein wenig.


Durch das Lockern bzw. Anziehen der Stopfbuchse kann eine vorübergehende Verringerung oder Erhöhung der [[Reibung]] des beweglichen Elements erreicht werden.
Heutzutage werden für diesen Abdichtungszweck in der Regel modernere Bauelemente eingesetzt: der Radial[[wellendichtring]], umgangssprachlich Simmerring (eingetragenes Warenzeichen von Freudenberg & Co, Weinheim) oder bei einer Druckabdichtung die [[Gleitringdichtung]]. Nicht überall jedoch sind die neueren Bauelemente einsetzbar.
<!-- Problematisch sind hochverdichtete Gase. << Wieso, weshalb, warum? -->


== Aufbau ==
Da man bei der Bauart der Stopfbuchse nicht auf eine federnde Eigenelastizität des Dichtmaterials angewiesen ist, weil die Dichtpressung ja über die Stopfbuchsbrille von außen verpresst wird, stehen eine Vielzahl potenzieller Materialien zur Verfügung (Faserwerkstoffe, Graphit ...). Daher kann bei hohen Temperaturen und/oder aggressiven Medien mit einer Stopfbuchse eine Ventilspindel noch abgedichtet werden, wo Elastomerdichtungen (zum Beispiel O-Ring, Radialwellendichtringe u.Ä.) schon längst versagen würden. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei Verschleiß der Dichtung durch Nachziehen der Stopfbuchsbrille die Leckage wieder verringert werden kann.
Eine Stopfbuchse besteht aus der Stopfbuchspackung (der eigentlichen Dichtung) und einer Stopfbuchsbrille (einer [[flansch]]<nowiki/>ähnlichen Hülse), mit der die Stopfbuchspackung mittels [[Gewinde]], [[Schraube]]n oder [[Feder (Technik)|Federkraft]] axial verpresst wird. Bei [[Elastizität (Physik)|elastischem]] Dichtmaterial wird durch die axiale [[Druckspannung|Pressung]] auch eine radiale Pressung der Stopfbuchspackung auf der Welle erreicht. So können Pressdruck bzw. Dichtspalt den Betriebsbedingungen angepasst werden.


Traditionell werden Dichtschnüre aus verschiedenen Faserstoffen in die Stopfbuchse eingelegt:
[[Bild:Wasserhahnrp.jpg|mini|Stopfbuchse (7) in einem Wasserhahn.]]
* Naturfasern wie [[Ramie]], [[Flachsfaser|Flachs]] (Leinen), [[Jute]], [[Hanf]] und [[Baumwolle]] sind elastisch und bewirken wenig Verschleiß an beweglichen Elementen (drehenden Wellen), vertragen aber keine hohen Temperaturen und sind empfindlich gegenüber Säuren und Laugen.
Es bestehen somit weiterhin begrenzte Einsatzfälle, in denen die alte Technik der Stopfbuchse sinnvoll eingesetzt ist. Ein Beispiel ihrer Anwendung ist die Abdichtung einer [[Wellenanlage (Schiffbau)|Schiffsantriebswelle]] an deren Durchführung durch den [[Schiffsrumpf]] bzw. am inneren Ende des Stevenrohrs. Im [[Wellenanlage (Schiffbau)|Stevenrohr]] verläuft die Schiffswelle. Die Stopfbuchse besteht meist aus [[Gummi]] oder einer [[Filz]]packung und ist mit Fett getränkt. Die Vorspannung der abdichtenden Packung ist axial einstellbar. Sie darf allerdings nicht zu fest eingestellt werden, da sich sonst die Welle zu schwer drehen lässt und auch beschädigt werden kann. Ein möglicher Schaden kann auch das Abtrennen der Welle sein. Die Stopfbuchse wird in der Regel einmal jährlich mit Fett nachgefüllt. Bei großen Schiffen besteht die Stopfbuchse auch aus Metall.
* Mineralische bzw. anorganische Fasern aus [[Graphit]], [[Kohlenstoff]] bzw. Carbon, [[Glasfaser|Glas]] und [[Silikat]] sind wenig temperaturempfindlich und beständig gegenüber verschiedenen Chemikalien. Die Haltbarkeit bzw. Druckfestigkeit ist begrenzt und der Preis eher hoch.
* Synthetische Fasern aus [[PTFE]] (auch gemischt mit Graphit), [[Aramid]] und Acryl ([[Polyacrylnitril]] PAN) sind relativ beständig gegenüber höheren Temperaturen und Chemikalien. PTFE ist wenig belastbar. Aramid kann zum Verschleiß beweglicher Elemente führen.


Dichtschnüre werden fast immer mit einem Schmiermittel versetzt, welches zusätzlich eine dichtende Funktion haben kann.
== Literatur ==

* * Wolfgang Tietze:''Handbuch Dichtungspraxis''. 3. Auflage, Vulkan Verlag GmbH, Essen 2003, ISBN 3-8027-3301-0.
Die Materialwahl hängt wesentlich davon ab, ob eine rotierende Welle ([[Wellendichtung]]) (oder ein linear bewegter Stab) oder eine überwiegend ruhendes Element wie die [[Gewindespindel|Spindel]] eines [[Absperrventil|Ventils]] abgedichtet werden soll.

Anstelle eines getränkten Fasermaterials werden heute auch vorgeformte Dichtkörper (Packungsringe) aus elastischem oder elasto-plastischem Material verwendet.

=== Nachteile ===
Wenn die Stopfbuchse mit formlosem Dichtstoff anstelle von vorgefertigten Dichtelementen gefüllt wird, tritt durch die große Kontaktfläche mit dem beweglichen Element oft eine deutlich höhere Reibung auf, als bei kontaktlosen Dichtungen oder Elastomerdichtungen.

=== Vorteile ===
Nach dem Öffnen der Stopfbuchse (z.&nbsp;B. durch Herausdrehen der Brille) kann der Dichtstoff von außen erneuert oder ergänzt werden, ohne dass eine weitere Demontage erforderlich ist.

Da das Dichtmittel in der Stopfbuchse allseitig umschlossen ist, können auch formlose Dichtmassen eingesetzt werden (die für den Einsatzzweck genügend steif sind). Es stehen viele geeignete Materialien zur Verfügung ([[Faserwerkstoff]]e, Graphit ...), die z.&nbsp;T. auch bei hohen Temperaturen und aggressiven Medien eingesetzt werden können.

Durch das Nachziehen der Stopfbuchs-Brille können Leckagen verringert oder abgestellt werden, die durch [[Verschleiß]] des Dichtungsmaterials entstehen.

== Anwendungen und Werkstoffe ==
[[Datei:Wasserhahnrp.jpg|mini|Stopfbuchse&nbsp;(7) in einem [[Wasserhahn]]]]
Stopfbuchspackungen werden als wirtschaftliche Dichtungslösung in [[Pumpe]]n und [[Rührwerk]]en und als Spindelabdichtungen in [[Regelventil|Regel-]] und [[Stellventil]]en eingesetzt. Den früheren [[Blauasbest|Blau-]] bzw. [[Weißasbest]] haben moderne [[Werkstoff]]e wie [[Aramid]], [[Graphit]], [[PTFE]] u.&nbsp;ä. abgelöst. Packungen werden in der Regel maschinell [[Flechten (Technik)|geflochten]], unter Beigabe diverser Schmier- und [[Imprägniermittel]]; traditionell wurden hierfür u.&nbsp;a. [[Talg]] und [[Wachs]] verwendet.

Die maschinell geflochtene, selbstschmierende Stopfbuchspackung erfand Feodor Burgmann 1884 in Dresden.

=== In Dampfmaschinen ===
Stopfbuchsen wurden auch in Kolben[[dampfmaschine]]n, insbesondere in [[Dampflokomotive]]n, eingesetzt. Die Durchführung der [[Kolbenstange]] durch den [[Zylinderdeckel]] erforderte eine dampfdichte Abdichtung. Die Stopfbuchsringe wurden anfänglich überwiegend auf Graphit- und [[Asbest]]<nowiki/>basis hergestellt; mit der Verbreitung der Heißdampfmaschine werden später überwiegend [[Gusseisen|gusseiserne]] Stopfbuchsringe verwendet.

=== An Schiffswellen ===
Traditionell werden [[Wellenanlage (Schiffbau)|Schiffsantriebswellen]] an der Durchführung durch den [[Schiffsrumpf]] bzw. am inneren Ende des [[Wellenanlage (Schiffbau)|Stevenrohrs]] durch Stopfbuchsen abgedichtet. Im Stevenrohr verläuft die Schiffswelle. Die Stopfbuchse besteht meist aus [[Gummi]] oder einer [[Filz]]packung und ist mit [[Schmierfett|Fett]] getränkt. Die [[Vorspannung (Mechanik)|Vorspannung]] der abdichtenden Packung ist axial einstellbar. Sie darf nicht zu fest eingestellt werden, um die Reibung der Welle zu reduzieren. Die Stopfbuchse wird in der Regel einmal jährlich mit Fett nachgefüllt. Bei großen Schiffen besteht die Stopfbuchse auch aus Metall.


== Siehe auch ==
== Siehe auch ==
* [[Ferrofluid]]
* [[Ferrofluid]]
* [[Drehdurchführung]]
* [[Drehdurchführung]]
* [[Dehnungsstopfbuchse]]

== Literatur ==
* Wolfgang Tietze: ''Handbuch Dichtungspraxis.'' 3. Auflage, Vulkan Verlag GmbH, Essen 2003, ISBN 3-8027-3301-0.
* Klaus Joachim Soiné: Handbuch für Wassermeister. 4. Auflage, R. Oldenbourg Verlag, München Wien 1998, ISBN 3-486-26392-7.
* Ralph-Harry Klaer (Hrsg.): ''Praxis-Handbuch Industriearmaturen 2003.'' Vulkan Verlag GmbH, Essen 2003, ISBN 3-8027-2729-0.

== Weblinks ==
* [http://www.fachwissen-dichtungstechnik.de/PDFs%2008.16/fw-dt_Kapitel11_08_16.pdf fachwissen-dichtungstechnik.de] (abgerufen am 2. Januar 2017)

== Fußnoten ==
<references />


[[Kategorie:Dichtung (Bauteil)]]
[[Kategorie:Dichtung (Bauteil)]]

Aktuelle Version vom 30. Januar 2024, 19:39 Uhr

Prinzipskizze einer Stopfbuchse
Eine Stopfbuchse an der Welle eines Absperrschiebers

Die Stopfbuchse oder Stopfbüchse, früher auch Stoffbuchse genannt, da als Dichtmaterial u. a. Filz verwendet wurde, ist ein Dichtelement des Maschinenbaus, das eine Packung enthält. Packung bezeichnet den komprimierten Dichtstoff, der an die Dichtflächen gepresst wird. Manchmal wird auch die Stopfbuchse insgesamt als Packung bezeichnet.

Mit einer Stopfbuchse werden typischerweise drehende Wellen oder bewegliche Stangen gegenüber einem Gehäuse gegenüber Flüssigkeiten oder Gasen abgedichtet, die auch unter Druck stehen können.

Anstelle von Stopfbuchsen werden heute in der Regel Elastomer-Dichtelemente wie O-Ringe, Wellendichtringe (umgangssprachlich Simmerring)[1] oder zur Druckabdichtung Gleitringdichtungen eingesetzt. Stopfbuchsen kommen noch zum Einsatz, wenn keine geeigneten Elastomere für spezielle Umgebungsbedingungen zur Verfügung stehen oder eine Wartung der Abdichtung ohne Demontage möglich sein muss.

Anwendung

Zur Verlängerung der Lebensdauer werden Stopfbuchsen oft nur soweit angezogen, dass noch eine geringe Leckage auftritt. Falls erforderlich kann hierdurch zugleich eine Kühlung und Schmierung der Dichtflächen erreicht werden. An Spindeln der Armaturen von Rohrleitungen für Wasserdampf war oft eine kleine Dampfwolke zu sehen, und die Stopfbuchsen „zischelten“ ein wenig.

Durch das Lockern bzw. Anziehen der Stopfbuchse kann eine vorübergehende Verringerung oder Erhöhung der Reibung des beweglichen Elements erreicht werden.

Aufbau

Eine Stopfbuchse besteht aus der Stopfbuchspackung (der eigentlichen Dichtung) und einer Stopfbuchsbrille (einer flanschähnlichen Hülse), mit der die Stopfbuchspackung mittels Gewinde, Schrauben oder Federkraft axial verpresst wird. Bei elastischem Dichtmaterial wird durch die axiale Pressung auch eine radiale Pressung der Stopfbuchspackung auf der Welle erreicht. So können Pressdruck bzw. Dichtspalt den Betriebsbedingungen angepasst werden.

Traditionell werden Dichtschnüre aus verschiedenen Faserstoffen in die Stopfbuchse eingelegt:

  • Naturfasern wie Ramie, Flachs (Leinen), Jute, Hanf und Baumwolle sind elastisch und bewirken wenig Verschleiß an beweglichen Elementen (drehenden Wellen), vertragen aber keine hohen Temperaturen und sind empfindlich gegenüber Säuren und Laugen.
  • Mineralische bzw. anorganische Fasern aus Graphit, Kohlenstoff bzw. Carbon, Glas und Silikat sind wenig temperaturempfindlich und beständig gegenüber verschiedenen Chemikalien. Die Haltbarkeit bzw. Druckfestigkeit ist begrenzt und der Preis eher hoch.
  • Synthetische Fasern aus PTFE (auch gemischt mit Graphit), Aramid und Acryl (Polyacrylnitril PAN) sind relativ beständig gegenüber höheren Temperaturen und Chemikalien. PTFE ist wenig belastbar. Aramid kann zum Verschleiß beweglicher Elemente führen.

Dichtschnüre werden fast immer mit einem Schmiermittel versetzt, welches zusätzlich eine dichtende Funktion haben kann.

Die Materialwahl hängt wesentlich davon ab, ob eine rotierende Welle (Wellendichtung) (oder ein linear bewegter Stab) oder eine überwiegend ruhendes Element wie die Spindel eines Ventils abgedichtet werden soll.

Anstelle eines getränkten Fasermaterials werden heute auch vorgeformte Dichtkörper (Packungsringe) aus elastischem oder elasto-plastischem Material verwendet.

Nachteile

Wenn die Stopfbuchse mit formlosem Dichtstoff anstelle von vorgefertigten Dichtelementen gefüllt wird, tritt durch die große Kontaktfläche mit dem beweglichen Element oft eine deutlich höhere Reibung auf, als bei kontaktlosen Dichtungen oder Elastomerdichtungen.

Vorteile

Nach dem Öffnen der Stopfbuchse (z. B. durch Herausdrehen der Brille) kann der Dichtstoff von außen erneuert oder ergänzt werden, ohne dass eine weitere Demontage erforderlich ist.

Da das Dichtmittel in der Stopfbuchse allseitig umschlossen ist, können auch formlose Dichtmassen eingesetzt werden (die für den Einsatzzweck genügend steif sind). Es stehen viele geeignete Materialien zur Verfügung (Faserwerkstoffe, Graphit ...), die z. T. auch bei hohen Temperaturen und aggressiven Medien eingesetzt werden können.

Durch das Nachziehen der Stopfbuchs-Brille können Leckagen verringert oder abgestellt werden, die durch Verschleiß des Dichtungsmaterials entstehen.

Anwendungen und Werkstoffe

Stopfbuchse (7) in einem Wasserhahn

Stopfbuchspackungen werden als wirtschaftliche Dichtungslösung in Pumpen und Rührwerken und als Spindelabdichtungen in Regel- und Stellventilen eingesetzt. Den früheren Blau- bzw. Weißasbest haben moderne Werkstoffe wie Aramid, Graphit, PTFE u. ä. abgelöst. Packungen werden in der Regel maschinell geflochten, unter Beigabe diverser Schmier- und Imprägniermittel; traditionell wurden hierfür u. a. Talg und Wachs verwendet.

Die maschinell geflochtene, selbstschmierende Stopfbuchspackung erfand Feodor Burgmann 1884 in Dresden.

In Dampfmaschinen

Stopfbuchsen wurden auch in Kolbendampfmaschinen, insbesondere in Dampflokomotiven, eingesetzt. Die Durchführung der Kolbenstange durch den Zylinderdeckel erforderte eine dampfdichte Abdichtung. Die Stopfbuchsringe wurden anfänglich überwiegend auf Graphit- und Asbestbasis hergestellt; mit der Verbreitung der Heißdampfmaschine werden später überwiegend gusseiserne Stopfbuchsringe verwendet.

An Schiffswellen

Traditionell werden Schiffsantriebswellen an der Durchführung durch den Schiffsrumpf bzw. am inneren Ende des Stevenrohrs durch Stopfbuchsen abgedichtet. Im Stevenrohr verläuft die Schiffswelle. Die Stopfbuchse besteht meist aus Gummi oder einer Filzpackung und ist mit Fett getränkt. Die Vorspannung der abdichtenden Packung ist axial einstellbar. Sie darf nicht zu fest eingestellt werden, um die Reibung der Welle zu reduzieren. Die Stopfbuchse wird in der Regel einmal jährlich mit Fett nachgefüllt. Bei großen Schiffen besteht die Stopfbuchse auch aus Metall.

Siehe auch

Literatur

  • Wolfgang Tietze: Handbuch Dichtungspraxis. 3. Auflage, Vulkan Verlag GmbH, Essen 2003, ISBN 3-8027-3301-0.
  • Klaus Joachim Soiné: Handbuch für Wassermeister. 4. Auflage, R. Oldenbourg Verlag, München Wien 1998, ISBN 3-486-26392-7.
  • Ralph-Harry Klaer (Hrsg.): Praxis-Handbuch Industriearmaturen 2003. Vulkan Verlag GmbH, Essen 2003, ISBN 3-8027-2729-0.

Fußnoten

  1. eingetragenes Warenzeichen von Freudenberg & Co, Weinheim