DE3228583C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungspackung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Abdichteinrichtung wird in Ventilen der Schieberbauart benutzt, ähnlich wie sie in DE-OS 28 40 323 und DE-OS 27 34 794 offenbart sind, wobei aus letzterer eine Dichtungspackung der eingangs genannten Art bekannt ist.

In der Öl- und Gasindustrie werden Bohrungen mit ständig höher werdenden Temperaturen und Drücken am Bohrlochboden und manchmal auch in "sauren" Gasfeldern gebohrt, wo die Bohrlochfluide verhältnismäßig große Anteile H₂S enthalten. In neuerer Zeit sind Dichtungen für in Ölfeldern eingesetzte Ventile und Bohrlochköpfe entwickelt worden, die einer Beeinträchtigung durch die kombinierten Auswirkungen höheren Drucks und höherer Temperatur und der ätzenden Bohrlochfluide, wie H₂S, ziemlich gut standhalten.

Aus der US-PS 40 56 272 ist eine statische Dichtung zwischen einem Bohrlochkopf und einer darin abgestützten Rohrleitungsaufhängung bekannt, die zwei kegelstumpfförmige, elastische Metallringdichtungen von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt aufweist, die von einer Sicherungsschraube und einem Kompressionsring flachgedrückt und belastet werden, bis die Ränder der Metallringdichtungen durch plastisches Fließen oder "Prägen" in einen Metall-Metall-Dichtungseingriff mit den parallelen zylindrischen Wänden des Bohrlochkopfes und der Rohrleitungsaufhängung gelangen. Bei dieser statischen Dichtung ist ein verformbarer Ring, der anfangs einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt hat und beispielsweise aus Teflon (Polytetrafluoräthylen), Polyurethan oder Gummi besteht, zwischen den Metallringdichtungen angeordnet und wird beim Flachdrücken der Metallringdichtungen in eine regelmäßige rechteckige Querschnittsgestalt und in Eingriff mit den Wänden des Bohrlochkopfes und der Rohrleitungsaufhängung zusammengedrückt. Der verformbare Ring hat in dieser statischen Dichtung die Aufgabe einer Reservedichtung, die als Sicherheit für den Fall dient, daß die durch die Metallringdichtungen geschaffene Dichtung nicht ganz perfekt ist, weil beispielsweise im Bohrlochkopf oder an der Rohrleitungsaufhängung Kratzer oder maschinell hervorgerufene Markierungen vorhanden sind. In diese Kratzer oder durch Bearbeitung verursachte Markierungen fließt der verformbare Ring und dichtet sie ab.

Eine für die dynamische ebenso wie für die statische Abdichtung zwischen dem Ventilschaft und dem Ventilgehäuse bzw. der Haube verwendete Dichtung ist mit kegelstumpfförmigen, elastischen Metallringdichtungen von rechteckigem Querschnitt versehen, die in einer Stopfbüchse um den Ventilschaft herum angeordnet sind und zwischen denen schichtartige Ringe aus biegsamerem Material vorgesehen sind. Die Gründe, weshalb die Metallringdichtungen elastisch sind, ähnlich wie Tellerfedern, obwohl sie nicht aus Federstahl, sondern aus einem weicheren Werkstoff bestehen, sind unter anderem daß 1.) die Dichtungen in unbelastetem Zustand einen größeren Innendurchmesser und einen kleineren Außendurchmesser haben, so daß die Dichtungseinheit ohne weiteres in die Stopfbüchse eingesetzt und aus ihr entnommen werden kann, ohne daß es zu übermäßigem Reibungseingriff mit dem Ventilschaft oder der Stopfbüchse kommt, und 2.) daß die Dichtungen ihren durch Belastung geschaffenen Eingriff mit dem Ventilschaft und der Stopfbüchse während der Benutzung des Ventils beibehalten, auch wenn geringfügige Änderungen an den Ventilabmessungen beispielsweise aufgrund von Temperatur- und Druckschwankungen auftreten, die eine geringfügige Änderung der Verformung oder Beanspruchung der Dichtungen hervorrufen, welche anfangs durch das Anziehen der Packungssicherung hergestellt wurde. Mit anderen Worten heißt das, daß die Dichtungen elastisch sein müssen, damit sie ihre Vorbelastung beibehalten können.

Die oben erwähnte Ventilschaftdichtung ist in der schon genannten DE-OS 27 34 794 und in einem Vortrag von C.D. Morrill und C.W. Meyer mit dem Titel "Seals für Valve Stems and Wellheads in High Pressure - High Temperature Service" offenbart, den die Autoren für einen Kongreß vom 19.-24. September 1976 in Mexiko City vorbereitet hatten, und dessen Offenbarung hier ausdrücklich eingeschlossen wird. Die offenbarte Dichtung wird von einer mit Gewinde versehenen Packungssicherung so zusammengepreßt, daß die Metallringdichtungen flachgedrückt werden und ihre Innen- und Außenumfangsränder in Metall-Metall-Dichtungseingriff sowohl mit der Außenfläche des Ventilschaftes als auch mit den Wänden der Stopfbüchse verformt bzw. "geprägt" werden. Die zwischen die Metallringdichtung geschichteten Ringe werden gleichfalls beim Komprimieren der Dichtung verformt, um sich der Gestalt der Metallringdichtungen anzupassen und mit dem Ventilschaft und der Stopfbüchse in Eingriff zu treten. Deshalb sollten die Schichtringe bis zu einem gewissen Grad elastisch sein. Die anfängliche Verformung verursacht meistens, daß die Schichtringe eine anfängliche dauerhafte Verformung annehmen, jedoch bis zu einem gewissen Grad elastisch bleiben. Zu den für die Schichtringe in derartigen Dichtungen verwendeten Werkstoffen gehören Fluorkunststoffe, z. B. Tetrafluoräthylenpolymerisat und Graphitwerkstoffe. Dabei sind auch Tetrafluoräthylenpolymerisate verwendet worden, die als Füllstoff bis zu 15% Molybdändisulfid enthielten.

Bei den Schichtringen der vorstehend beschriebenen Ventilschaftdichtung handelt es sich um dynamische Dichtungen, die hauptsächlich während der Ventilschaftbewegung abdichtend zwischen den Metallringdichtungen und dem Ventilschaft wirken, wenn die Metallringdichtungen Reibungswiderstand während der Bewegung des Ventilschaftes ausgesetzt sind. Bei solchen Schichtringen besteht auch die Tendenz, daß sie die Berührungsflächen zwischen dem Ventilschaft und den Metallringdichtungen durch ein gewisses Ausmaß an Abrieb am Ventilschaft schmieren, so daß die Reibung zwischen dem Ventilschaft und den Metallringdichtungen verringert wird. Die Gleitwirkung der Schichtringe macht sich auch in einer Reduzierung der Reibung zwischen dem Ventilschaft und den Schichtringen sowie zwischen den Schichtringen und den Metallringdichtungen bemerkbar. Ferner wirken die Schichtringe als Reservedichtungen für die Metallringdichtungen wie die verformbaren, ringförmigen Reservedichtungen, die vorstehend für die Bohrlochkopf-Rohrleitungsaufhängungs-Dichtung gemäß US-PS 40 56 272 beschrieben wurde, indem sie in Kratzer oder Markierungen am Ventilschaft hineinfließen und diese abdichten.

Die hier offenbarte Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber der oben beschriebenen Ventilschaftdichtung dar.

Ein Ausführungsbeispiel der oben beschriebenen Ventilschaftdichtung umfaßt drei Metallringdichtungen und zwei dazwischen angeordnete Schichtringe und wird als "SMT"-Dichtung bezeichnet. Die SMT-Dichtung hat sich als zufriedenstellend zur Ventilschaftabdichtung in Ventilen mit Arbeitsdrücken bis zu ca. 1725 bar (25 000 psi) bei Temperaturen von ca. -29 bis +149°C (-20 bis 300°F) erwiesen.

In Ventilen mit Arbeitsdrücken bis zu 2070 bar (30 000 psi) oder darüber bietet jedoch die SMT-Dichtung nicht immer eine zufriedenstellende Abdichtung für den Ventilschaft bei den im Betrieb zu erwartenden Bedingungen. Graphitmaterial allein ist z. B. für SMT-Dichtungen der Ventilschäfte von Ventilen der 2070 bar (30 000 psi) Klasse unerwünscht, weil dies Material dazu neigt, an den Metallringdichtungen vorbei zu extrudieren, wenn die Metallringdichtungen flachgedrückt werden, um die Dichtung zur Wirkung zu bringen, da Graphit zu extrudieren beginnt, ehe die Metallringdichtungen so weit flachgedrückt worden sind, daß sie eine Abdichtung mit dem Ventilschaft und der Stopfbüchse herstellen. Außerdem besteht die Gefahr, daß Graphitmaterial durch die Bewegung des Ventilschaftes abgenutzt oder abgerieben wird, da sich Graphit am Ventilschaft absetzt und von diesem an den Metallringdichtungen vorbei aus der Stopfbüchse gebracht wird. Durch das Extrudieren und den Verschleiß von Graphitwerkstoff bei Arbeitsbedingungen von 2070 bar (30 000 psi) kann es zu Leckverlusten von Bohrlochfluiden an der Dichtung vorbei kommen und ein Austausch des Graphitringes nötig werden.

Auch Tetrafluoräthylenpolymerisat-Werkstoffe (TFE) allein oder mit einem MoS₂-Zusatz eignen sich nicht für SMT-Ventilschaftdichtungen in Ventilen der 2070 bar (30 000 psi) Klasse, weil solche Werkstoffe nicht immer eine sichere Abdichtung gegen den genannten Druck beibehalten können, wenn das Ventil zyklischen Temperaturänderungen ausgesetzt ist. In der Ölförderung können Ventile, durch die mit hohem Druck Bohrlochfluide aus tiefen Bohrlöchern strömen, durch diese Fluide bis auf eine Temperatur von ca. 149°C (300°F) erhitzt werden. Wenn dann keine Bohrlochfluide mehr durch das Ventil fließen, weil z. B. die Bohrung abgeschlossen ist, kann sich das Ventil bis auf Umgebungstemperatur von beispielsweise 21°C (70°F) abkühlen, und wenn dann die Bohrung erneut in Betrieb genommen wird und wieder Fluide strömen, wird das Ventil erneut auf ca. 149°C (300°F) erhitzt. Die Temperatur des Ventils schwankt also zyklisch zwischen ca. 21°C (70°F) und ca. 149°C (300°F). Eine Ventilschaftdichtung muß jederzeit und bei allen Temperaturen und während aller Temperaturzyklen, denen das Ventil im Betrieb ausgesetzt ist, dicht bleiben. Eine SMT-Dichtung mit TFE-Ringen oder TFE-Ringen mit MoS₂-Füllstoff dichtet ab gegenüber Bohrlochfluiden bei Drücken von ca. 2070 bar (30 000 psi) bei Umgebungstemperaturen von ca. 21°C (70°F) und auch wieder bei erhöhten Temperaturen von z. B. 149°C (300°F). Aber wenn das Ventil einen Wärmezyklus zwischen etwa Umgebungstemperatur und ca. 149°C (300°F) und wieder zurück zur Umgebungstemperatur durchläuft, bleibt die SMT-Dichtung nicht immer dicht. Manchmal zeigen sich nur geringfügige Leckverluste, entweder während der Ventilschaftbewegung oder wenn der Ventilschaft ortsfest steht oder bei beiden Bedingungen. Solche Leckverluste können zwar durch weiteres Anziehen der Packungssicherung angehalten werden; aber bei weiteren zyklischen Temperaturschwankungen treten erneut Leckverluste auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, die oben genannten Schwierigkeiten durch die Schaffung einer zuverlässigen Ventilschaftdichtung zu vermeiden, die für Ventile mit Arbeitsdrücken im Größenordnungsbereich von ca. 200 · 10⁶ Pa oder mehr, welche zyklischen Temperaturschwankungen im Bereich von ca. -30°C bis +150°C ausgesetzt sind, geeignet ist, und die einfach, kompakt sowie wirtschaftlich und leicht herzustellen, einzubauen und zu warten ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Eine solche Dichtung bleibt dicht, wenn sie Bohrlochfluiden mit Drücken von ca. 200 · 10⁶ Pa (30 000 psi) oder mehr ausgesetzt ist, und wann die Temperatur des Ventils von Umgebungstemperatur bis zu ca. 150°C und zurück zu Umgebungstemperatur zyklisch schwankt, ohne daß es notwendig ist, die Packungssicherung erneut anzuziehen.

Eine solche Dichtung hat den Vorteil, daß ihr Reibwert niedrig ist, daß sie dauerhaft und verhältnismäßig beständig ist gegen Qualitätsverschlechterungen aufgrund von Temperaturschwankungen und extremen Temperaturwerten, hohem Druck und chemischer Aktivität der Bohrlochfluide, gegen die eine Abdichtung geschaffen werden soll.

Gemäß der Erfindung hat ein Hochdruck-Schieberventil mit entlastetem, steigendem Ventilschaft eine kombinierte Metall- Metall-/nachgiebiges Material-Ventilschaftabdichteinrichtung zwischen dem Haubenteil des Ventilgehäuses und dem Ventilbetätigungsschaft und zwischen dem Kammerteil des Ventilgehäuses und dem Ausgleichs-Ventilschaft. Zu jeder Abdichteinrichtung gehört mindestens ein Dichtungssatz, der ein Paar kegelstumpfförmige, elastische Metalldichtringe aufweist, zwischen denen zwei Auffüll- bzw. Zusatzringe aus nachgiebigem, zähen Werkstoff von hoher Gleitfähigkeit, z. B. Tetrafluoräthylenpolymerisat angeordnet sind, von denen ein Zusatzring einem der Metalldichtringe benachbart und der andere Zusatzring dem anderen Metalldichtring benachbart angeordnet ist. Zwischen den Zusatzringen ist ein Kernring aus einem Werkstoff angeordnet, der sich bei Erwärmung erheblich weniger volumetrisch ausdehnt als die Zusatzringe, z. B. verdichtetes Graphit. Der Kernring hat einen Innendurchmesser, der größer ist als der Innendurchmesser der Zusatzringe. Um den Innenumfang des Kernringes herum ist zwischen diesem und dem Ventilbetätigungsschaft bzw. Ausgleichsschaft ein Lagerring angeordnet, der aus dem gleichen Typ von Werkstoff bestehen kann wie die Zusatzringe, z. B. Tetrafluoräthylenpolymerisat. Jeder Dichtungssatz ist in einer ringförmigen Stopfbüchse in dem benachbarten Teil des Ventilgehäuses angeordnet, die sich um den Schaft erstreckt. Jede Stopfbüchse ist von einer ringförmigen Packungssicherung geschlossen, die in die Stopfbüchse so weit eingeschraubt ist, daß die kegelstumpfförmigen Metalldichtringe flachergedrückt werden, so daß der innere und äußere Umfang jedes Metalldichtringes mit dem Ventilschaft bzw. der Stopfbüchse unter so starkem Druck in Eingriff steht, daß eine plastische Verformung der inneren Umfangskante an der konkaven Seite und der äußeren Umfangskante an der konvexen Seite erfolgt. Der schichtartig angeordnete Stapel, der aus dem Kernring und dem Lagerring zwischen den Zusatzringen besteht, wird zur Anpassung an die Gestalt und zum im wesentlichen vollständigen Ausfüllen des Raums zwischen den flachergedrückten Metalldichtringen verformt. Das Volumen des Kernringes beträgt etwa ein Drittel des Gesamtvolumens des geschichteten Stapels. Wenn das Ventil in Betrieb ist und zyklischen Wärmebelastungen ausgesetzt ist, bleibt die Dichtung intakt und hält ihre Vorbelastung bei, ohne daß die Packungssicherung nachgezogen werden muß.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch ein Ventil gemäß der Erfindung;

Fig. 2A und 2B Teilschnitte in der gleichen Ebene wie Fig. 1, die allerdings in größerem Maßstab ein Ausführungsbeispiel einer Abdichteinrichtung für den Betätigungsschaft gemäß der Erfindung zeigen, bei der die kegelstumpfförmigen Metalldichtringe von dem Druck wegweisen, gegen den im Innern des Ventils eine Abdichtung geschaffen wird, wobei Fig. 2B die Abdichteinrichtung gemäß der Erfindung nach Einbau in das Ventil, aber vor dem Spannen durch das Anziehen der Packungssicherung und Fig. 2A die Abdichteinrichtung für den Ventilschaft in gespanntem Zustand zeigt.

In Fig. 1 ist ein Ventil mit einem hohlen Ventilgehäuse gezeigt, welches einen Kammerteil 21 und einen mittels Schraubbolzen 25 und Muttern 27 daran befestigten Haubenteil 23 aufweist. Der Haubenteil 23 ist gegenüber dem Kammerteil 21 durch eine druckbeaufschlagte Dichtung 29 abgedichtet. Die Strömung von Fluiden, z. B. Wasser, Öl oder Gas durch das Ventil wird von an den inneren Enden von Kanälen 35, 37 angebrachten Sitzen 31, 33, die mit zwei mit Öffnungen versehenen Schiebern 39, 41 zusammenwirken, gesteuert. Den Zwischenflächen zwischen den Schiebern und den Sitzen und zwischen den Sitzhälsen und dem Ventilgehäuse wird zur Abdichtung an diesen Zwischenflächen in Vorratsbehältern 43, 45 gespeichertes Dichtmittel selbsttätig durch Verteilerkanäle 47, 49 zugeführt.

Die Schieber 39, 41 werden von einem insgesamt zylindrischen Betätigungsschaft 51 zwischen einer in Fig. 1 gezeigten, geschlossenen Stellung, bei der die Strömung von Fluiden durch die Kanäle 35, 37 unterbunden ist, und einer offenen Stellung hin- und herbewegt, die die Strömung ermöglicht und bei der in den Schiebern ausgebildete Öffnungen 53, 55 mit in den Sitzen 31, 33 ausgebildeten Öffnungen 57, 59 ausgerichtet sind. Das obere Ende des Betätigungsschafts 51 ragt aus dem Kammerteil 21 des Ventils und durch eine Öffnung 61 im Haubenteil 23. Zwischen dem Betätigungsschaft 51 und einer insgesamt zylindrischen Stopfbüchse 65 im Haubenteil 23 wirkt eine Abdichteinrichtung 63, die in der Stopfbüchse 65 von einer Packungssicherung 67 zusammengedrückt ist, welche in einen mit Innengewinde versehenen Hals 69 oben am Haubenteil 23 eingeschraubt ist. Fluidleckverluste zwischen dem Betätigungsschaft 51 und der Öffnung 61 nach dem Rücksetzen des Schaftes können durch eine Entlüftungsöffnung 71 überprüft werden.

Auch die Außenseite des Halses 69 am Haubenteil ist mit Gewinde versehen, auf welches ein Lagerdeckel 73 aufgeschraubt ist. Auf den gleichfalls mit Gewinde versehenen oberen Teil 77 des Betätigungsschafts 51 ist eine Betätigungsmutter 75 aufgeschraubt, die einen Flansch 79 hat, der zwischen einem oberen und einem unteren axialen Widerlager 81 und 83 angeordnet ist. Das untere Widerlager 83 steht mit der Oberseite einer oben auf der Packungssicherung 67 angeordneten Beilagscheibe 85 in Eingriff. Das obere Widerlager 81 steht mit dem oberen inneren Ende des Lagerdeckels 73 in Eingriff.

Auf einen entsprechend geformten Teil 91 der Betätigungsmutter 75 ist ein Handrad 87 mit einer nicht kreisförmigen Öffnung 89 aufgesetzt. Das Handrad 87 wird von einer Sicherungsmutter 93, die auf das obere Ende der Betätigungsmutter 75 aufgeschraubt ist, in seiner Lage gehalten. Fluid kann zwischen dem Gewindeteil 77 des Betätigungsschafts 51 und der Betätigungsmutter 75 durch eine Entlüftungsöffnung 95 entweichen.

Mit den unteren Enden der Schieber ist ein insgesamt zylindrischer Balanceschaft 97 verbunden, der sich durch eine Öffnung 99 aus dem Kammerteil des Ventils erstreckt. Zwischen dem Balanceschaft 97 und einer insgesamt zylindrischen Stopfbüchse 103 im Ventilgehäuse wirkt eine Abdichteinrichtung 101, die in der Stopfbüchse 103 von einer unteren Packungssicherung 105 zusammengepreßt wird, welche in eine mit der Öffnung 99 und der Stopfbüchse 103 koaxiale, mit Gewinde versehene Fassung 107 eingeschraubt ist. Durch eine Entlüftungsöffnung 109 können Fluidleckverluste beobachtet werden, die zwischen dem Balanceschaft 97 und der Öffnung 99 entstehen, wenn der erweiterte Bereich am oberen Ende des Balanceschafts voll in dem die Öffnung 99 umgebenden Ringsitz im Ventilgehäuse sitzt. Über der unteren Packungssicherung 105 und dem unteren Ende des Balanceschafts 97 ist mittels Schrauben 113 eine untere Kappe 111 am Ventilgehäuse befestigt.

Beim Drehen des Handrades 87 dreht sich die Betätigungsmutter 75, wodurch der Betätigungsschaft 51 die Schieber 39, 41, mit denen er durch eine Verbreiterung 115 verbunden ist, anhebt oder absenkt. Dadurch wird wiederum der mittels einer Verbreiterung 117 mit den Scheibern verbundene Balanceschaft 97 nach oben oder unten bewegt. Es entsteht also eine relative axiale Bewegung zwischen jedem der Schäfte 51, 97 und den entsprechenden Abdichteinrichtungen 63 bzw. 101. Die Abdichteinrichtungen 63, 101 müssen vor, während und nach einer solchen relativen axialen Bewegung dicht bleiben.

Da die Abdichteinrichtungen 63, 101 gleich sind, braucht nur eine im einzelnen erläutert zu werden. In den Fig. 2A und 2B ist die obere Abdichteinrichtung 63 gezeigt, die einen oberen Dichtungssatz 119 und einen unteren Dichtungssatz 121 aufweist. Im Boden der ringförmigen Stopfbüchse 65 ist unterhalb des unteren Dichtungssatzes 121 ein Anpaßring 123 für die Basis vorgesehen. Die Unterseite dieses Anpaßringes 123 für die Basis liegt glatt am Boden der Stopfbüchse an, dem sie entspricht. Zwischen dem oberen Dichtungssatz 119 und der Unterseite 127 der Packungssicherung 67 ist ein Anpaßring 125 als Folgeglied angeordnet. Das obere Ende dieses Anpaßringes 125 in Form eines Folgegliedes liegt flach an der Unterseite 127 der Packungssicherung 67 an, der es entspricht. Zwischen den Dichtungssätzen 119, 121 ist ein Anpaßring 129 als Zwischenglied angeordnet. Die Oberseite dieses Anpaßringes 123 in Form eines Zwischengliedes, die Unterseite des Anpaßringes 125 und sowohl die Ober- als auch die Unterseite des Anpaßringes 129 haben alle kegelstumpfförmige Gestalt mit den gewünschten Kegelwinkeln entsprechend der Gestalt der Dichtungssätze 119, 121 in den endgültigen Einbaupositionen. In diesem Zusammenhang sei noch einmal darauf hingewiesen, daß Fig. 2B die Abdichteinrichtung nach ihrem Einbau in das Ventil, aber vor ihrer durch Anziehen der Packungssicherung erzielten Betriebsfertigkeit zeigt, während Fig. 2A die Abdichteinrichtung unter Druckbeaufschlagung zeigt, bei der die Packungssicherung weiter in ihr mit Gewinde versehenes Aufnahmeelement eingeschraubt ist und die Dichtungssätze und Anpaßringe ihre endgültige Einbaustellung einnehmen. Wie im einzelnen noch erläutert wird, sind die Metalldichtringe der Dichtungssätze stärker konisch, d. h. sie haben kleinere Kegelwinkel in dem in Fig. 2B gezeigten entspannten Zustand als in dem endgültigen, in Fig. 2A gezeigten Zustand unter Druckbeaufschlagung. Wenn gewünscht kann einer der Anpaßringe 123, 125 oder beide weggelassen sein, wobei stattdessen der Boden der Stopfbüchse und/oder das untere Ende der Packungssicherung 67 mit einer kegelstumpfförmigen Oberfläche des gewünschten Kegelwinkels und der gewünschten Fläche versehen ist. Wenn Anpaßringe 123, 125 vorgesehen sind, sollten diese und der Anpaßring 129 aus einem ziemlich harten Werkstoff hergestellt sein. Das Ventilgehäuse und der Haubenteil braucht nur aus einem üblicherweise für Hochdruckventile benutzten Stahl gemacht zu sein.

Da die Dichtungssätze 119, 121 gleich sind, wird nur einer im einzelnen beschrieben. Der Dichtungssatz 119 weist zwei kegelstumpfförmige Metalldichtringe 131 auf, zwischen denen zwei gleiche Zusatzringe 133 angeordnet sind, die aus zähem, nachgiebigem, festem, gleitfähigem Werkstoff von niedrigerem Elastizitätsmodul als die Metalldichtringe 131 bestehen. Ein Zusatzring ist einem der Metalldichtringe benachbart angeordnet, während der andere Zusatzring dem anderen der Metalldichtringe benachbart angeordnet ist.

Zwischen den Zusatzringen 133 ist ein Kernring 135 angeordnet, der einen niedrigeren volumetrischen Wärmedehnungskoeffizienten hat als die Zusatzringe 133. Der Innendurchmesser des Kernringes 135 ist größer als der Innendurchmesser der Zusatzringe 133. Um den Innenumfang des Kernrings 135 herum ist zwischen diesem und dem Betätigungsschaft 51 des Ventils ein Lagerring 137 aus zähem, nachgiebigem, festem, gleitfähigem Werkstoff angeordnet, der der gleiche sein kann wie der Werkstoff der Zusatzringe 133. Der Lagerring 137 paßt gleitend in die Öffnung im Kernring 135.

Die Metalldichtringe 131 haben in entspanntem Zustand einen insgesamt rechteckigen Querschnitt, der unter einem Winkel von ca. 30° zur Horizontalen liegt. Damit beträgt der Kegelwinkel der Metalldichtringe 131 in entspanntem Zustand ca. 120°C. In diesem entspannten Zustand haben die Metalldichtringe 131 ein radiales Spiel sowohl gegenüber dem Betätigungsschaft 51 als auch gegenüber der Stopfbüchse 65, so daß weder der Schaft noch die Stopfbüchse beim Einbau der Metalldichtringe 131 in das Ventil Schaden nehmen. Die Metalldichtringe 131 werden einfach an Ort und Stelle fallengelassen. Bei der Druckbeaufschlagung der Abdichteinrichtung durch Anziehen der Packungssicherung werden die Metalldichtringe flachgedrückt, so daß der Innendurchmesser jedes Metalldichtringes so weit verkleinert und der Außendurchmesser jedes Metalldichtringes so weit vergrößert wird, daß die innere Umfangskante an der konkaven Seite jedes Metalldichtringes und die äußere Umfangskante an der konvexen Seite jedes Metalldichtringes verformt oder "geprägt" wird, d. h. daß sie plastisch in Metall-Metall-Dichtungseingriff mit dem Betätigungsschaft bzw. der Stopfbüchse fließen. Um die Schäfte nicht durch Scheuern oder Kratzen zu beschädigen, sollten die Metalldichtringe aus weicherem Metall bestehen als die Ventilschäfte. Die Ventilschäfte können z. B. aus K-Monel hergestellt sein, obwohl auch ein vergleichbarer Stahl geeignet ist. Der Schaft kann mit einem harten Überzug, beispielsweise einem Wolframkarbidbelag in einer Dicke von 0,08 bis 0,13 mm (3 bis 5 Mil) versehen sein, um seine Härte und Dauerhaftigkeit zu verbessern. Die Härte des Schaftes würde durch einen solchen Belag von einer Rockwell- Härte von ca. 30 zu einer Rockwell-Härte von ca. 60 erhöht. Die Metalldichtringe sollten ausreichend verformbar sein, damit die Umfangskanten durch hohe Beanspruchung so geprägt werden können, daß die Metall-Metall-Abdichtung erreicht wird, und sollten gleichzeitig ausreichend fest sein, um der hohen Vorbelastung und den im Betrieb vorkommenden Bohrlochfluiddrücken standzuhalten. Sie können z. B. aus vergütetem, austenitischem rostfreiem Stahl, z. B. rostfreiem Stahl Nr. 316 oder aus anderen Metallen, wie Kohlenstoffstahl oder legiertem Stahl hergestellt sein. Um die Möglichkeit einer Beschädigung der Schäfte durch Scheuern oder Kratzen weiter zu verringern, ist die innere Umfangskante an der konkaven Seite jedes Metalldichtringes unter einem Radius, der etwa der Hälfte der Ringdicke entspricht, abgerundet. So entspricht bei einem Metalldichtring mit einer Dicke von 1,02 mm (0,04 Zoll) beispielsweise der Radius 0,51 mm (0,02 Zoll). In flachem Zustand bilden die Metalldichtringe 131 einen Winkel von ca. 15° mit der Horizontalen, was einem Kegelwinkel von ca. 150° entspricht, wodurch eine Anpassung an die kegelstumpfförmigen Flächen der Anpaßringe 123, 125 und 129 erzielt ist, die gleichfalls unter einem Winkel von ca. 15° zur Horizontalen angeordnet sind. Obwohl die Metalldichtringe in der Regel kegelstumpfförmig sind, können sie auch anders als kegelstumpfförmig gestaltet sein.

Der für die Zusatzringe 133 und den Lagerring 137 gewählte Werkstoff sollte einen niedrigen Reibungskoeffizienten haben, d. h. es sollte sich um ein stark gleitfähiges Material handeln. Der Werkstoff für die Zusatzringe 133 und den Lagerring 137 sollte außerdem fest genug und zäh genug sein, um unter hohem Druck intakt zu bleiben, und sollte gegenüber der chemischen Aktivität des durch das Ventil gesteuerten Fluids beständig sein und außerdem Temperaturen im ganzen, während des Betriebs zu erwartenden Bereich, z. B. +149°C bis herab zu -29°C (300°F bis -20°F) standhalten können. Ferner sollte der Werkstoff ausreichend nachgiebig oder elastisch sein, um in die geringsten Lücken zu fließen, die möglicherweise zwischen den Metalldichtringen und dem Schaft und der Stopfbüchse aufgrund von Kratzern oder Bearbeitungsmarkierungen am Schaft oder an der Stopfbüchse oder zwischen den Metalldichtringen und der nunmehr benachbarten Ventilschaftoberfläche während und nach der Bewegung des Schaftes bestehen. Spalte der zuletzt genannten Art könnten z. B. auftreten, weil während und nach der Bewegung des Schaftes die inneren Umfänge der Metalldichtringe nicht sofort und möglicherweise gar nicht weiter plastisch fließen, um sich der nunmehr benachbarten Schaftoberfläche anzupassen. Das Zusatz- und Lagerringmaterial fließt in alle diese kleinsten Lücken und dichtet sie ab. Deshalb können die Zusatz- und Lagerringe auch als Dichtringe betrachtet werden. Zu den für die Zusatzringe 133 und den Lagerring 137 geeigneten Werkstoffen gehört z. B. Tetrafluoräthylenpolymerisat, wie das unter den Warenzeichen "Teflon" und "Moly-Teflon" auf dem Markt befindliche Material, von denen das letztere gleichfalls Teflon ist, aber bis zu 15% Molybdändisulfid, MoS₂, enthält. Ein besonders geeigneter Werkstoff ist ein Werkstoff, der 5 Gew.-% MoS₂ und 95 Gew.-% TFE enthält von der Allied Chemical Company unter der Bezeichnung Nr. 2021 vertrieben wird.

Wie der für die Zusatzringe 133 und den Lagerring 137 verwendete Werkstoff sollte auch der Werkstoff des Kernringes 135 so fest sein, daß er der hohen Beanspruchung standhält, die für die Vorbelastung der Dichtung nötig ist. Außerdem sollte er gegenüber der chemischen Aktivität der Bohrlochfluide, gegenüber denen eine Abdichtung erzielt werden soll, resistent sein und Temperaturen in dem während des Betriebs zu erwartenden Bereich standhalten können, z. B. von ca. 149°C (300°F) bis herunter zu -54°C (-75°F).

Der Leckverlust bei der SMT-Dichtung für Ventilschäfte mit TFE- oder MoS₂ gefüllten TFE-Ringen bei Drücken im Bereich von 2070 bar (30 000 psi) nach Temperaturschwankungen ist offenbar die Folge eines teilweisen Verlustes der Vorbelastung der Dichtung. Wenn die SMT-Dichtung erstmals betriebsfertig gemacht oder druckbeaufschlagt wird, wird mechanische Kompression durch Anziehen der Packungssicherung auf die Dichte aufgebracht, so daß die Dichtung stärker beansprucht wird als das durch die Hochdruck-Bohrlochfluide geschähe. Wenn ein Ventil mit einer SMT-Dichtung am Ventilschaft sich von Umgebungstemperatur auf +149°C (300°F) erhitzt, versuchen die TFE-Ringe zu expandieren, können das aber nicht sehr stark, da sie im wesentlichen an allen Seiten von Metallen umgeben sind, die sich weniger rasch dehnen als die TFE-Ringe. Dadurch steigt die Vorlastbeanspruchung der Dichtung gegenüber dem ursprünglichen Wert, d. h. gegenüber dem Wert vor dem Erwärmen an. Wenn sich dann das Ventil auf Umgebungstemperatur abkühlt, sinkt die Vorlastbeanspruchung nicht nur von dem bei erhitztem Ventil erreichten erhöhten Niveau ab, sondern sie wird auch niedriger als sie ursprünglich war. Das beruht offenbar auf der einen oder anderen der nachfolgend beschriebenen Wirkungen, möglicherweise auch auf beiden. Wird das Ventil auf ca. 149°C (300°F) erhitzt, könnte die erhöhte Beanspruchung gegenüber der bereits hohen Vorlastbeanspruchung der Dichtung und der sie umgebenden Metalleinfassung aufgrund der Wärmeexpansion der TFE-Ringe eine geringfügige dauerhafte Verformung, d. h. ein Nachgeben der Metalleinfassung hervorrufen, wodurch das von der Dichtung eingenommene Volumen vergrößert ist, wenn sich die Dichtung wieder auf Umgebungstemperatur abkühlt, so daß die Beanspruchung der Dichtung unter die Vorbelastung absinkt. Alternativ, oder möglicherweise kumulativ, könnten die TFE-Ringe, wenn sie aufgrund der Wärmedehnung bei Erhitzen des Ventils auf 149°C (300°F) unter erhöhter Belastung stehen, eine dauerhafte Verformung erfahren, die über die durch die Vorlastbeanspruchung hervorgerufene hinausgeht, d. h. sie könnten eine weitere Verformung im Sinne einer Kompression annehmen, die erhalten bleibt, wenn sich das Ventil wieder auf Umgebungstemperatur abkühlt, und die dann zu einer Beanspruchungsentlastung der TFE-Ringe führt, welche die Wirkung wieder etwas aufhebt, die mit der die Dichtung zusammenpressenden Packungssicherung erzielt wird. Um also nach den Temperaturschwankungen wieder die richtige Vorbelastung zu erhalten, müßte die Packungssicherung nachgezogen werden. Ohne dieses erneute Anziehen könnte das Ventil bei Drücken im Größenordnungsbereich von 2070 bar (30 000 psi) nicht ohne geringfügige Leckverluste dicht sein.

Ein Teil des TFE oder mit MoS₂ gefülltem TFE-Material zwischen den Metalldichtringen der SMT-artigen Schaftdichtung ist jedoch durch einen Werkstoff ersetzt, der im Vergleich zu TFE oder mit MoS₂ gefülltem TFE-Material bei Erwärmung verhältnismäßig geringe Expansion zeigt. Beim Ausführungsbeispiel weist dies Material geringer Wärmedehnung der Kernring 135 auf, der an seinen drei den Metalldichtringen und dem Schaft benachbarten Seiten von den Zusatzringen 133 und dem Lagerring 137 bedeckt ist. Folglich muß der Kernring 135 einen volumetrischen Wärmedehnungskoeffizienten haben, der niedriger ist als der der Ringe 133, 137. Ein für diesen Kernring 135 geeigneter Werkstoff ist verdichtetes Graphit, das z. B. unter dem Warenzeichen "Grafoil" vertrieben wird, siehe US-PS 34 04 061. Es ist anzunehmen, daß der volumetrische Wärmedehnungskoeffizient für TFE z. B. bedeutend höher liegt als für Grafoil, wahrscheinlich sogar ein Mehrfaches desselben ist. Aus veröffentlichen Daten geht jedoch hervor, daß Grafoil, welches in dünnen, flexiblen, geschichteten Lagen oder Bändern hergestellt wird, einen linearen Expansionskoeffizienten von ca. -0,02 × 10^-5 in/in °F in Richtung parallel zu den Graphitschichten hat, d. h. längs der Länge und Breite derselben, und zwar in einem Temperaturbereich von ca. 21°C bis 1093°C (70°F bis 2000°F) und von ca. 1,5 × 10^-5 in/in °F in Richtung senkrecht zu den Schichten, d. h. durch deren Dicke hindurch, und zwar in einem Temperaturbereich von ca. 21°C bis 2204°C (70°F bis 4000°F). TFE hat einen linearen Expansionskoeffizienten von ca. 7,0-10,0 × 10^-5 in/in °F über einen Bereich von ca. 25°C bis 260°C (78°F bis 500°F). Für Feststoffe ist der volumetrische Wärmedehnungskoeffizient etwa dreimal so hoch wie der lineare Wärmedehnungskoeffizient, siehe "The Handbook of Chemistry and Physics", 48. Ausgabe, S. F-90 (Chemical Rubber Co. 1967). Angenommen, daß sich Grafoil beim Erwärmen entsprechend dem Dreifachen des größeren der oben für die lineare Expansion angegebenen Werte volumetrisch ausdehnt, dann wäre das immer noch weniger als ein Viertel der volumetrischen Expansion beim Erwärmen, wie sie von TFE beim Erwärmen des Ventils von Temperaturen im Bereich von ca. 25°C (78°F) auf ca. 149°C (300°F) zu erwarten wäre.

Der zwischen den Metalldichtringen schichtartig angeordnete Stapel von Ringen, der nachfolgend als Schichtstapel bezeichnet wird und aus dem Kernring 135 mit dem um seinen Innenumfang angeordneten Lagerring 137 und den der Oberseite bzw. Unterseite der Ringe 135, 137 benachbart angeordneten Zusatzringen 133 besteht, wird so verformt, daß er der Gestalt der Metalldichtringe 131 in flachgedrücktem, druckbeaufschlagtem Zustand entspricht und im wesentlichen den ganzen Raum zwischen ihnen ausfüllt. Die Ringe des Schichtstapels haben typischerweise zunächst einen rechteckigen Querschnitt, können jedoch vor dem Einsetzen in das Ventil in einer Presse so verformt werden, daß sie die rechts in Fig. 2 gezeigte kegelstumpfförmige Gestalt annehmen, in der sie den kegelstumpfförmig gestalteten Oberflächen der Anpaßringe 123, 125, 129 entsprechen, gegen die die Metalldichtringe flachgedrückt werden. Gemäß einer Alternative können die Ringe des Schichtstapels in ihrer ursprünglichen Gestalt mit rechteckigem Querschnitt eingebaut und bei Druckbeaufschlagung der Dichtung zu kegelstumpfförmiger Gestalt verformt werden.

Der Werkstoff, aus dem der als Spannungsentlastungsring vorgesehene Kernring 135 besteht, kann die Form eines Grafoil-Bandes haben, welches eng gewickelt und zu einem massiven Endlosring komprimiert ist. Ein derartiges Band kann z. B. das von der Union Carbide Corporation unter der Bezeichnung "Grafoil Ribbon-Pack" bezeichnete Band sein, welches in dem Technical Information Bulletin Nr. 524-204 der Union Carbide Corporation beschrieben ist. Ein Ring aus eng gewickeltem Grafoil-Bandmaterial zeigt nach dem Komprimieren seine größte Wärmedehnung in radialer Richtung, wenn ein solcher Ring in der Stopfbüchse um den Schaft herum angeordnet ist, d. h. in Richtung zum Schaft und zur Stopfbüchse. Gemäß einer Alternative kann der Kernring 135 aus einer Folie aus Grafoil oder aus aufeinandergestapelten Folien aus Grafoil ausgeschnitten sein. Das handelsübliche Grafoil-Material kann nur zu 70% komprimiert oder verdichtet sein, es kann aber auch vollkommen, d. h. zu 100% zusammengepreßt oder verdichtet sein, und zwar entweder in einer Presse vor dem Einbau, wie oben beschrieben, oder wenn es im Ventil an Ort und Stelle ist, bei der Druckbeaufschlagung der Dichtung.

Die Zusatzringe 133 sind in axialer Richtung dünner als der Kernring 135 und der Lagerring 137, die im wesentlichen die gleiche axiale Dicke haben, wenn der Kernring 135 voll verdichtet ist, die aber in radialer Richtung breiter sind als sowohl der Kernring 135 als auch der Lagerring 137. Die kombinierte radiale Breite der Ringe 135 und 137 entspricht im wesentlichen der radialen Breite der Zusatzringe 133. Die Ringe 133 und 137 sollten in eng passendem Gleitsitz mit dem Schaft sitzen, wenn der Schichtstapel in das Ventil eingesetzt ist. Wenn der Schichtstapel bei der Druckbeaufschlagung der Dichtung zusammengepreßt wird, werden die inneren Umfänge der Ringe 133, 137 enger gegen den Betätigungsschaft 51 gedrängt und die äußeren Umfänge der Ringe 133, 135 werden in engen Eingriff mit den Wänden der Stopfbüchse 65 gedrängt.

In den Zeichnungen sind zwar zwei Dichtungssätze 119, 121 gezeigt, aber es hat sich gezeigt, daß auch ein Dichtungssatz allein ausreicht, um eine zufriedenstellende Abdichtung zu schaffen. Der zweite Dichtungssatz, d. h. der von den Fluiden, gegenüber denen eine Abdichtung geschaffen werden soll, am weitesten entfernte Dichtungssatz ist für Notfälle oder als Reserve vorgesehen, falls die erste Dichtung versagt. Als weitere Notmaßnahme oder Reservedichtung ist im Haubenteil 23 ein Kanal 139 vorgesehen, der mit einem durch den als Zwischenglied vorgesehenen Anpaßring 129 verlaufenden Kanal 141 fluchtet und in Fluidverbindung steht, wenn die Dichtung druckbeaufschlagt ist. Der Kanal 139 steht außerdem in Fluidverbindung mit einem in eine Gewindefassung in der Außenseite des Haubenteils 23 eingesetzten Einspritzpaßstück 140. In der Wand der Stopfbüchse 65 ist rundherum eine Ringnut 143 ausgebildet, die mit dem Kanal 139 in Fluidverbindung steht, während an dem inneren Umfang des Anpaßringes 129 eine Ringnut 145 ausgebildet ist, die mit dem Kanal 141 in Fluidverbindung steht. Sollten die Dichtungssätze 119, 121 versagen, kann Dichtungsmaterial durch das Einspritzpaßstück 140 und die Kanäle 139, 141 in die Ringnuten 143, 145 eingespritzt werden, um als Not- oder Reservedichtung um die Stopfbüchse bzw. den Schaft herum zu wirken.

Die Abdichteinrichtung wird durch Anziehen der Packungssicherung auf eine bedeutend höhere Beanspruchung als die durch Fluiddruck im Betrieb des Ventils zu erwartende Beanspruchung vorbelastet. Eine typische Vorlastbeanspruchung für die Schaftdichtungen eines Ventils gemäß Fig. 1, dessen Sollarbeitsdruck bei 2070 bar (30 000 psi) liegt, ist 2587, 5 bar (37 500 psi).

Wenn ein Ventil mit einer solchen Schaftabdichteinrichtung von den durch das Ventil strömenden Fluiden beispielsweise von Umgebungstemperatur, z. B. ca. 21°C (70°F) auf ca. 149°C (300°F) erhitzt wird und sich dann erneut auf Umgebungstemperatur abkühlt, ist kein weiteres Anziehen der Packungssicherung nötig. Damit wird die ursprüngliche Vorbelastung des Ventils bei den sich zyklisch ändernden Temperaturen beibehalten. Das ist offensichtlich der Tatsache zuzuschreiben, daß die über die ursprüngliche Vorlastbeanspruchung hinausgehende Beanspruchung, die die versuchte Wärmedehnung des Materials zwischen den Metalldichtringen 131 verursacht, nicht ausreicht, um eine dauerhafte Verformung der die Metalleinfassung bildenden, der Dichtung benachbarten Ventilteile aufgrund der geringeren Wärmedehnung des Kernringes 135 im Vergleich zu der der Zusatzringe 133 und des Lagerringes 137 zu verursachen. Aus dem gleichen Grund ist offensichtlich die zusätzliche Beanspruchung aufgrund der Erwärmung so niedrig, daß vermieden wird, daß die Ringe 133, 137 eine weitere zusätzliche Verformung erhalten oder eine stärker komprimierte Form annehmen, wodurch ein weiterer Verlust an Vorlastbeanspruchung vermieden wird, wenn sich die Ringe 133, 137 beim Abkühlen entspannen. Es hat sich herausgestellt, daß die Schaftabdichteinrichtung zum Abdichten von Fluiden unter einem Drck von 2070 bar (30 000 psi) bei zyklischen Temperaturschwankungen von -29°C bis 149°C (-20°F bis 300°F) gut arbeitet, ohne daß ein zusätzliches Anziehen der Packungssicherung nötig ist, wenn die Zusatzringe 133 und der Lagerring 137 aus 5% MoS₂-gefülltem TFE hergestellt sind, der Kernring 135 aus Grafoil besteht, und wenn das Volumen des Spannungsentlastungsringes, d. h. des Kernringes 135 etwa einem Drittel des Gesamtvolumens des Schichtstapels entspricht. D. h. es entspricht das kombinierte Volumen der Zusatzringe 133 und des Lagerringes 137 etwa dem Zweifachen des Volumens des Kernringes 135. Das für die Zusatzringe 133 benutzte Material wird bei der Druckbeaufschlagung der Dichtung nicht an den Metalldichtringen 131 vorbei extrudiert, und der Kernring 135 aus Grafoil wird bei der Druckbeaufschlagung der Dichtung zwischen den Zusatzringen eingefangen gehalten, so daß ein Extrudieren an den Metalldichtringen 131 vorbei vermieden wird, ehe diese Metall-Metall-Dichtungen mit dem Schaft und der Stopfbüchse eingehen. Durch den 5% MoS₂-gefüllten TFE-Lagerring 137, der den Innenumfang des Grafoil- Kernringes 135 umgibt, wird die Reibung zwischen dem Schaft und der Schaftabdichteinrichtung reduziert und unnötige Abnutzung des Kernringes vermieden. Es wird also ein Kernring aus Grafoil mit seiner geringen Wärmedehnung, der an den dem Schaft und den Metalldichtringen benachbarten drei Seiten von 5% MoS₂-gefüllten TFE-Ringen abgedeckt ist und etwa der Hälfte des kombinierten Volumens der 5% MoS₂-gefüllten TFE-Ringe entspricht, für den Schichtstapel verwendet. Es können sich natürlich auch andere volumetrische Verhältnisse der Ringe des Schichtstapels als zufriedenstellend erweisen, ebenso wie andere Werkstoffe der Ringe im Schichtstapel möglich sind.

Die Fig. 1, 2A und 2B zeigen die Kegel der Metalldichtringe und der Ringe im Schichtstapel von der Druckseite wegweisend, gegenüber der die Abdichtung erzielt werden soll. Trotzdem besteht ein ähnlicher Eingriff mit den inneren und äußeren Umfängen der Dichtung bei einer Abdichtung zwischen parallelen Oberflächen, so daß die Dichtung umkehrbar ist. Folglich können die Kegel der Metalldichtringe und der Ringe des Schichtstapels gemäß einer Alternative auch in Richtung zu dem Druck angeordnet sein, gegenüber dem eine Abdichtung erzielt werden soll. Ferner ist klar, daß die Ringe 133, 137 keine getrennten Ringe zu sein brauchen. Sie können stattdessen beispielsweise auch die Form eines integralen zylindrischen Ringes mit einer Nut um die Mitte des Außenumfangs haben, d. h. es kann ein Ring mit U-förmigem Querschnitt vorgesehen sein. Dann kann der Grafoil-Ring vor dem Einbau in das Ventil mit Schnappsitz in die Nut eingesetzt werden.

Claims (12)

1. Dichtungspackung für eine Stopfbuchsendichtung eines Schaftes eines hohem Druck und zyklischen Temperaturschwankungen ausgesetzten Ventils, mit einem ersten und mit einem zweiten elastischen Metalldichtring (131) und einer zwischen diesen angeordneten ringförmigen, nachgiebigen Dichteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinrichtung einen ersten und einen zweiten, dem jeweiligen Metalldichtring benachbarten Zusatzring aus zähem, nachgiebigem Material umfaßt, die zwischen sich einen Kernteil (135) einschließen. der aus einem Material besteht, welches einen niedrigeren Wärmedehnungskoeffizienten hat als das Material der Zusatzringe (133).

2. Dichtungspackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Zusatzringe (133) einen niedrigen Reibungskoeffizienten hat.

3. Dichtungspackung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Zusatzringe (133) Tetrafluoräthylenpolymerisat aufweist, und daß das Material des Kernteils (135) verdichteten Graphit aufweist.

4. Dichtungspackung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Zusatzringe (133) ferner bis zu ca. 15% Molybdändisulfid aufweist.

5. Dichtungspackung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernteil einen Kernring (135), dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Schaftes (51), und ferner einen Lagerring (137) aus zähem, nachgiebigem Material, der um den Innenumfang des Kernringes (135) zwischen diesem und dem Schaft angeordnet ist, aufweist.

6. Dichtungspackung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Lagerringes (137) dasselbe ist wie das der Zusatzringe (133).

7. Dichtungspackung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernring (135) und der Lagerring (137) gemeinsam im wesentlichen den ganzen Raum zwischen den Zusatzringen (133) in axialer Richtung und zwischen dem Schaft (51) und der Stopfbüchse (65) in radialer Richtung einnehmen.

8. Dichtungspackung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Kernringes (135) etwa der Hälfte des kombinierten Volumens der Zusatzringe (133) und des Lagerringes (137) entspricht.

9. Dichtungspackung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmedehnungskoeffizient des Kernteilmaterials geringer ist als ein Viertel desjenigen des Materials der Zusatzringe (133).

10. Dichtungspackung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Metalldichtring (131) von einer Einrichtung (67) so komprimierbar sind, daß sie teilweise flachgedrückt und mit ihren inneren und äußeren Umfangsrändern in Metall-Metall-Abdichteingriff mit dem Schaft (51) und der Wand der Stopfbüchse (65) gelangen, und daß die Zusatzringe (133) der Dichteinrichtung in Abdichteingriff mit dem Schaft (51) und der Stopfbüchsenwand (65) preßbar sind.

11. Dichtungspackung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring (137) und die Zusatzringe (133) aus einem Material hergestellt sind, welches zu 95% aus Tetrafluoräthylenpolymerisat und zu 5% aus Molybdändisulfid besteht, und daß der Kernteil aus verdichtetem Graphit besteht, und daß der Lagerring (137) die Zusatzringe (133) und der Kernteil (135) im wesentlichen den ganzen Raum zwischen den Metalldichtringen (131), dem Schaft (51) und der Stopfbüchse (65) einnehmen, wenn die Metalldichtringe zusammengepreßt sind, wobei der Kernteil ein Volumen hat, welches etwa einem Drittel des Gesamtvolumens dieses Raums entspricht.

12. Dichtungspackung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Dichtungssätze (119, 121) vorgesehen sind, die jeweils aus einem ersten und einem zweiten Metalldichtring (131) und der dazwischenliegenden Dichteinrichtung bestehen, und durch einen Anpaßring (129) voneinander getrennt sind.