Einrichtung an Pumpen zur Abdichtung des hin und her gehenden Pumpenteils mittels einer Stopf büchse unter Anwendung eines Zusatzmediums Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrich tung an Pumpen zur Abdichtung des hin und her gehenden Pumpenteils mittels einer Stopfbüchse un ter Anwendung eines Zusatzmediums. Der Pumpen teil kann dabei als Plunger, Kolben, Zylinder, Trom mel oder dergleichen ausgebildet sein und mit einem abrasiven, chemisch aktiven oder anderen schwer abdichtbaren Medium zusammenarbeiten.
Es sind Einrichtungen zur Abdichtung von Kol benstangen, Kolben, Tauchkolben und dergleichen für abrasive Stoffe mittels weicher Packungen be kannt. Der wesentlichste Mangel. solcher Einrich tungen beruht darin, dass bei mittleren und hohen Drücken der Verschleiss von Kolbenstangen, Kolben oder Plunger in den Stopfbüchsen und abgedichte ten Räumen üb#ermässig gross ist. Dies hat seinen Grund darin, dass sich in die weiche Packung der Stopfbüchse harte Körnchen der geförderten, Flüssig keit eindrücken und die sich bewegenden Pumpen teile ständig scheuern.
Bei Benützung einer harten Packung dichtet die Stopfbüchse nicht vollkommen und reibt und schlägt daher noch eher die abzu dichtenden Pumpenteile aus. Bei einer anderen be kannten Ausführung wird die Stopfbüchse mit rei ner Flüssigkeit mit Hilfe einer besonderen Pumpe durchspült. Die Durchspülung der Abdichtungs räume mit nichtabrasiven Flüssigkeiten stösst auf Schwierigkeiten bei grossen, sich periodisch wieder holenden Druckschwankungen der Kolbenpumpe. Falls die Spälflüssigkeit nicht ständig durch die<B>Ab-</B> dichtungsräume passiert, geht ihre Wirksamkeit ver loren.
Bei höheren Drücken, namentlich im Falle von Mehrplungerpumpen, fällt konstruktionsmässig die zusätzliche Zubringerpumpe für die Spülflüssig keit gegliedert aus und ist entweder von robuster Konstruktion oder muss, falls Unterdruck in den Arbeitsräumen ausgenützt wird, mit den Umdrehun gen der Pumpe entsprechend den verschieden schwankenden Drücken im Verlauf des Hubes zu verlässig synchronisiert werden. Für chemische Stoffe ist die Stopfbüchse so gelöst, dass dieselbe mit reinem Wasser oder mit einer anderen unschädlichen Flüs sigkeit durchspült wird und in der Regel gleichfalls eine weitere Zubringeeinrichtung erfordert.
Ein Nachteil beruht darin, dass die durch die Stopfbüchse abtropfende Flüssigkeit den eingesickerten chemi schen Stoff enthält, welcher sodann ungeschützte Bestandteile der Pumpe, des Maschinenraumes und dergleichen angreifen kann, abgesehen davon, dass ein Teil des geförderten chemischen Stoffes dadurch verlorengeht und überdies gegebenenfalls die Ge sundheit und Kleidungsstücke des Bedienungsperso nals gefährdet sind.
Die vorliegende Erfindung soll die angeführten. Mängel der bisher bekannten Einrichtungen dadurch beseitigen, dass der Pumpenteil selbst das Zusatz medium ansaugt und ausdrückt.
Das Wesen der Erfindung beruht darin, dass der die Hin- und Herbewegung ausführende Pumpenteil einen verjüngten Schaft aufweist, wobei die daran anliegenden Partien für die Ansaugung und Aus- drückung des Zusatzmediums zwei Kolben bilden, deren wirksame Räume voneinander durch ein von dem von Ende des hin und her bewegten Pumpen teiles entfernteren Kolben beaufschlagtes Druckven til getrennt sind.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung im Schnitt.
Die Einrichtung ist so ausgeführt, dass der Plun- ger <B>1</B> der Pumpe 2 vor seinem Ende mit einem ver jüngten Schaft 4 versehen ist. Der dadurch gebildete unverjüngte Kolben<B>3</B> bewegt sich im Raum<B>6</B> der Stopfbüchse, welcher mit einer bzw. mehreren Ansa-agöffnungen <B>16</B> kommuniziert und in den Stopfbüchsenring <B>15</B> eingreift. Das diesen Raum<B>6</B> abschliessende Druckventil<B>8</B> ist z.B. als gummi elastische Manschette ausgebildet, die den Schaft 4 umschliesst.
Die Sau,-öffnungen <B>16</B> sind im Spreiz- ring <B>15</B> vorgesehen und ermöglichen den Durchfluss des zusätzlichen Spülmediums. An den Ring<B>15</B> wird von der einen Seite die Stopfbüchsenpackung <B>13</B> durch den Stopfbüchsendeckel 14 angedrückt und anderseits drückt der Ring<B>15</B> selbst die Manschette des Druckventils<B>8</B> an das Gehäuse<B>11</B> an. Der Schaft 4 des Plungers <B>1</B> bewegt sich einerseits im beschriebenen Raum<B>6</B> und anderseits im Raum<B>9,</B> der vom Druckventil <B>8</B> bis zum Ende des Gehäuses <B>11</B> reicht.
Dieses Gehäuse<B>11</B> ist auf der einen Seite, wie bereits erwähnt, am Ventil<B>8</B> abgestützt und am entgegengesetzten Ende so ausgeführt, dass zwischen demselben und dem von, der Verjüngung gebildeten Kolben<B>5</B> des Plungers ein Spiel 12 verbleibt, welch-es die Menge des Spülmediums für die Bespülung des Kolbens<B>5</B> oder die Menge, des Zuteilungsmediums für die Dosierung in den wirksamen Raum<B>10</B> der Pumpe 2 bestimmt. Das Gehäuse<B>11</B> ist in die Stopf büchse hauptsächlich aus Montagegründen eingesetzt und kann bei passender Konstruktion des Körpers der Pumpe 2 durch dessen angepasste Wand ersetzt sein.
Der Kolben<B>5</B> des Plungers <B>1</B> bewegt sich einerseits im beschriebenen Raum<B>9</B> und anderseits im wirksa men Raum<B>10</B> der Pumpe 2. Die Stopfbüchsenpak- kung <B>13</B> ist geläufiger Ausführung und nach den im Raum<B>10</B> bestehenden Betriebsdrücken bemessen. Beim Raum<B>6</B> ist an der Stelle, wo in die Stopfbüchse die Zuführung des<B>Spül-</B> oder Zuteilungsmediums ein mündet, ein als Kugelventil veranschaulichtes Saug ventil<B>7</B> vorgesehen. Es könnte jedoch ebensogut eine andere bekannte Ventilausführung sein. An dieses Ventil<B>7</B> ist sodann die Saugleitung<B>17</B> angeschlossen.
Der sich bewegende Plunger <B>1</B> gelangt beün Hub in die Endstellungen<B>18, 19.</B> Bei der Bewegung des Plungers <B>1</B> aus der Stellung<B>18</B> in die Stellung<B>19</B> wird durch die Fläche 20, welche sich aus der Dif ferenz der Durchmesser des Kolbens<B>3</B> und des Schaf tes 4 ergibt,<B>Spül-</B> oder Zuteilungsmedium aus der Saugleitung<B>17</B> über das Ansaugventil<B>7</B> in den Stopf- büchsenraum <B>6</B> angesaugt.
Gleichzeitig wird durch die Fläche 21 des Plungers <B>1,</B> welche sich aus der Dif ferenz der Durchmesser des Schaftes 4 und des Kol bens<B>5</B> ergibt, das Medium aus dem Raum<B>9</B> durch das Spiel 12 in den wirksamen Raum<B>10</B> der Pumpe 2 gedrückt.
Der ausfliessende Strom des<B>Spül-</B> oder Zuteilungsmediums bes ült einerseits den Kolben<B>5</B> C p des Plungers <B>1</B> und verhindert anderseits das Ein dringen des gepumpten Hauptmediums aus dem Raum<B>10</B> der Pumpe 2 in den Stopfbüchsenraum <B>9.</B> Bei der Saugbewegung des Plungers <B>1</B> herrscht in der Regel im Arbeitsraum<B>10</B> der Pumpe 2 Unterdruck.
Bei der umgekehrten, das ist Druckbewegung des Plungers <B>1</B> aus der Stellung<B>19</B> in die Stellung<B>18</B> drückt die Fläche 20 das Medium aus dem Raum<B>6</B> durch das Ventil<B>8</B> in den Raum<B>9,</B> wobei die heraus gedrückte Menge, welche der Differenz der Plunger- flächen 20 und 21 entspricht, weiter in den Raum <B>10</B> ausfliesst. Der Plunger arbeitet daher auf der Saug seite, das ist im Raum<B>6,</B> als einfachwirkender und auf der Druckseite, das ist im Raum<B>9,</B> als doppeltwir- kender Differentialkolben.
Beim Druckhub aus der Stellung<B>19</B> in die Stellung<B>18</B> sickert auch ein Teil des Mediums durch die Packung<B>13</B> der Stopfbüchse, worauf bei der Wahl der Plungerdurchmesser haupt sächlich dann Rücksicht genommen werden muss, falls es sich um Dosierung von Medium in den Raum <B>10</B> handelt, z. B. bei der Verdünnung dicker Flüssig keiten, bei Speisewasseraufbereitung und dergleichen.
Da es sich in einem solchen Falle gewöhnlich um eine inerte oder unschädliche Flüssigkeit oder anderes Medium handelt, ist die Durchsickerung der Stopf büchse nicht nachträglich, abgesehen davon, dass in der Regel ein Abtropfen der Stopfbüchse aus Gründen der Kühlung oder Schmierung des Pumpen teiles notwendig ist.
Ist der Druck in der Hauptsaug- leitung der Pumpe, das ist im Raum<B>10,</B> annähernd gleich dem Druck in der Saugleitung<B>17</B> der Stopf büchse, so ist die Druckdifferenz während des gan zen Hubes, das ist bei Bewegung des Plungers <B>1</B> aus der Stellung<B>18</B> in die Stellung<B>19</B> und zurück, zwi schen den Räumen<B>9</B> und<B>6</B> klein und wird eigent lich nur durch die Durchgangsöffnungen der Ventile <B>7</B> und<B>8</B> hervorgebracht.
Der Widerstand des Ventils <B>7</B> ist demnach etwas grösser zu wählen als die Durch- flusswiderstände der Hauptsau-Ventile der Pumpe, um eine willkürliche Zusaugung des Durchspül- oder Dosierinediums über die Ventile<B>7, 8</B> in den Raum unter Einwirkung des dort entstehenden Unterdruckes zu verhindern.
Die Einrichtung lässt sich für Pumpenteile anwen den, welche eine hin und her gehende Schubbewegung ausführen, gleichviel, ob dieselben kreisförmiges oder anderes Profil aufweisen. Der Pumpenteil kann neben der hin und her gehenden Schubbewegung noch eine andere Bewegung ausführen, z. B. eine rotierende Bewegung. Als<B>Spül-</B> oder Dosiennedium können Flüssigkeiten oder Gase verwendet sein.
Die Ventile<B>7, 8</B> können auch anders ausgebildet sein, als in der Zeichnung gezeigt ist. Je nach dem Charakter der Pumpe kann z. B. anstatt des Saug kugelventils<B>7</B> ein Tellerventil oder anderes Ventil vorgesehen sein. Ebenso können statt nur eines Saug ventils und eines Druckventils mehrere neben- oder hintereinander angeordnete Ventile vorgesehen sein. Das Spiel 12 kann gleichfalls durch ein weiteres Druckventil ersetzt sein, welches in ähnlicher Weise arbeitet wie das Ventil<B>8.</B> Ausserdem kann, falls die Notwendigkeit besteht, der Raum<B>6</B> bzw. der Raum <B>9</B> durch ein Sicherheitsventil geschützt sein.
Die beschriebene Einrichtung hat den Vorteil, dass der Plunger selbst als selbstansaugender Differen tialkolben arbeitet und daher keine weitere Aufgabe- vorrichtung für die Durchspülung der Stopfbüchse bzw. für die Dosierung des zusätzlichen Mediums erfordert. Die Abdichtungswirkung ist auch gegen Druckschwankungen in der Pumpe unempfindlich. Ihre Konstruktion ist ausserordentlich einfach und ihre Verlässlichkeit wird dadurch gewährleistet, dass die selbe als doppeltwirkende Pumpe arbeitet.
Ein wei terer Vorteil beruht darin, dass durch die Einrichtung eine Selbstansaugung des Durchspül- oder Dosier- mediums ohne Rücksicht auf die Drücke in der Pumpe erzielt wird.
Die Einrichtung lässt sich zum automatischen Schutz der Abdichtstellen als auch zur absichtlichen Mischung zweier Flüssigkeiten oder Gase in genauen Zuteilmengen anwenden, und zwar mit dem Vorteil, dass die Mischung bereits in der Pumpe erfolgt und keine weitere Mischvorrichtung verwendet werden muss. Dabei lassen sich die Dosier- verhältnisse durch die Wahl der Plungerdurchmesser beeinflussen. Die Einrichtung arbeitet verlässlich nicht nur mit Flüssigkeiten, sondern auch mit Gasen.
Da dieselbe gleichzeitig als vollendeter hydraulischer Ver- schluss wirkt, kann dieselbe vorteilhaft überall dort angewendet werden, wo der Arbeitsraum der Pumpe vor der Stopfbüchse vom Raum hinter derselben voll kommen abgesondert werden muss, z. B. beim Pum pen von Stoffen, die mit harten Beimischungen ver unreinigt sind, von feuergefährlichen, explosiven, gif tigen, ätzenden, radioaktiven und dergleichen Stoffen.