DD147568A1

DD147568A1 - Sperrdruckanlage zur versorgung von dichtungen an rotierenden teilen

Info

Publication number: DD147568A1
Application number: DD21726679A
Authority: DD
Inventors: Andreas Labahn; Harald Eckhardt; Reinhard Bornstaedt; Harry Pflaum; Hans-Henning Pape
Original assignee: Andreas Labahn; Harald Eckhardt; Reinhard Bornstaedt; Harry Pflaum; Pape Hans Henning
Priority date: 1979-11-30
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1981-04-08

Abstract

Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, mittels einer geeigneten Sperrdruckanlage doppelt wirkende Gleitringdichtungen, Stopfbuchsdichtungen u.a. an rotierenden Teilen durch ein Sperrmedium gegenueber Medien mit einer hohen Erstarrungstemperatur abzudichten, wobei die Temperatur des Sperrmediums ueber der Erstarrungstemperatur des abzudichtenden Mediums liegt und der Druck in der Sperrdruckanlage stets ueber dem Druck im abzudichtenden Raum gehalten wird. Erfindungsgemaesz besitzt die Sperrdruckanlage eine Heizvorrichtung zur direkten oder indirekten Aufheizung des Sperrmediums, wobei die Stroemung und der Druckaufbau des Sperrmediums mittels Druck-Drehzahl-Regelung durch eine thyristorgesteuerte Zahnradpumpe und eine vor dem Sperrdruckbehaelter installierte Drosselstelle erfolgt.

Description

- ι - 217 2 6 6

Titel der Erfindung

Sperrdruckanlage zur Versorgung von Dichtungen an rotierenden Teilen .

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Sperrdruckanlage zur Versorgung von doppelt wirkenden Gleitringdichtungen, Stopfbuchsdichtungen und anderen zur Abdichtung von rotierenden Teilen, wie z. B. Wellen, in Pumpen, Reaktoren und ähnlichen Systemen, gegenüber Medien mit hoher Erstarrungstemperatur, Wobei die Temperatur des Sperrmediums oberhalb der Erstarrungstemperatur des abzudichtenden Mediums bzw. im Temperaturbereich von 90 ⁰C (363 K) bis 320 ⁰G (593 K) liegen muß, um eine zuver-' lässige Abdichtung zu gewährleisten.

Die Erfindung ist unter anderem in der chemischen Industrie, vorzugsweise in der Polymerenchemie, sowie in der Nahrungsgüterindustrie anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es wurde bereits vorgeschlagen, daß zur Gewährleistung einer zuverlässigen Dichtfunktion von doppelt wirkenden Gleitringdichtungen, Stopfbuchsdichtungen und anderen zur Abdichtung von rotierenden Teilen gegenüber Medien mit einer hohen Erstarrungstemperatur, vorzugsweise 90 ⁰C (363 K) bis 320 ⁰G (593 K), ein speziell ausgewähltes affines Sperrrnedium auf eine Temperatur gebracht wird, die über der Erstarrungstemperatur des abzudichtenden Mediums liegt und mit diesem in unmittelbarer Nähe der Dichtung im abzudichtenden Raum . und auch im Dichtelement eine chemische Reaktion bzw. einen Löseprozeß eingeht und die Erstarrungstemperatur des abzudichtenden Mediums herabsetzt.

Bisher sind Sperrdruckanlagen bekannt, die nur für maximale Sperrrnedientemperaturen von ir 80 C (353 K), kurzzeitig maximal 90 ⁰C (363 K), geeignet und einsetzbar sind.

- 2 - 217

Die Grenzen hinsichtlich der Betriebstemperatur liegen im apparativen Aufbau der Systeme, z. B. Filter, Dichtelemente, Förderorgane, fehlende Heizmöglichkeit u.· a.. sowie im eingesetzten Sperrmedium selbst begründet. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise im WP 126 991 beschrieben. . Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen Sperrmedium innerhalb oder unmittelbar außerhalb der Gleitringdichtung aufgeheizt oder abgekühlt wird (WP 94 742). Nachteilig ist bei • diesen Vorrichtungen, daß es nicht zu einer Zirkulation des Sperrmediums kommt, gebildete Feststoffe nicht beseitigt werden können und deshalb ein Einsatz zur Abdichtung gegenüber Medien.mit hoher Erstarrungstemperatur nicht möglich ist. Durch eine direkte Verbindung zwischen dem abzudichtenden Raum und einem Ausgleichsbehälter herrscht im Sperr-. drucksystem der gleiche Druck wie im abzudichtenden Raum, so daß abrasive Produktpartikel durch die .Dichtung hindurchtreten und sie zerstören können.

Bei anderen Sperrdruckanlagen ist der gegenüber dem Druck des abzudichtenden Mediums einzustellende höhere Druck mittels eines Inertgases nur auf einen Festwert einstellbar. Bei Druckänderungen im abzudichtenden Raum ändert sich der Sperrdruck also nicht selbsttätig äquivalent. Das führt dazu, daß bei Druckabfall im abzudichtenden Raum der volle Sperrdruck auf das Dichtelement,, z. B. die doppelt wirkende Gleitringdichtung, wirkt und dadurch den Verschleiß des Dichtelementes wesentlich erhöht. Im anderen Fall kann bei Druckanstieg im abzudichtenden Raum über den Sperrdruck hinaus Produkt durch das Dichtelement in den Dichtspalt und an die Wellendurchführung gelangen und die Dichtung zerstören.

Ziel der Erfindung _: · . ·

Ziel der Erfindung ist das Auffinden einen-geeigneten Sperrdruckanlage zur Versorgung von doppelt wirkenden Gleitringdichtungen, Stopfbuchsdichtungen Uo a. zur Abdichtung von rotierenden Teilen gegenüber Medien mit einer hohen Erstarrungstemperatur. ' ...

Darlegung; des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sperrdruck-

, ^:ü anlage zur Versorgung von doppelt wirkenden Gleitringdich- · tungen, Stopfbuclisdichtungen u. a. mit Sperrmediujii zu schaffen und eine Temperierung des Sperrmediums auf 90 ⁰C (363 K) bis 320 C (593 K) über die Erstarrungstemperatur des abzudichtenden Mediums zu gewährleisten sowie gleichzeitig den Druck in der Sperrdruckanlage stets über dem Druck im abzudichtenden Raum zu halten.

Erfindungsgemä3 wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß' das Sperrmedium im Sperrdruckbehälter durch eine Heizvorrichtung direkt oder indirekt aufgeheizt wird. Der Druckaufbau des Sperrmediums in Abhängigkeit vom Druck im abzudichtenden Raum wird mit einer thyristorgesteuerten druck-drehzahlgeregelten Zahnradpumpe, die im Sperrdruckbehälter installiert ist, und einer in der Rücklaufleitung zum Sperrdruckbehälter installierten Drosselstelle vorgenommen. Zwischen.

>5. Sperrdruckbehälter und Dichtung sind in der Zulaufleitung zur Beseitigung der durch die Umwälzung von Sperrmedium entstandenen mechanischen Verunreinigungen aus der Sperrdruckanlage zwei Filter installiert, wobei beide zu Reinigungszwecken umschaltbar sind. Die Sperrdruckanlage besitzt weiterhin einen Wärmeübertrager, der der Dichtung nachgeschaltet ist, in dem in die Sperrdruckanlage eingedrungene gelöste abrasive Feststoffpartikel durch Herunterkühlen unter die Erstarrungstemperatur der Feststoffpartikel ausgefällt werden. In zwei nachfolgenden Filtern, die beide ebenfalls ; zu Reinigungszwecken umschaltbar gestaltet sind, werden die ausgefällten Produktpartikel durch Filtration aus der Sperrdruckanlage entfernt. An Hand des Verschmutzungsgrades der Filter ist eine Aussage über die Funktion der produktseitigen Dichtung möglich.

-T)Q In einem nachgeschalteten Schauglas ist die Strömung des Sperrmediums'in der Sperrdruckanlage kontrollierbar. Das gereinigte Sperrmedium wird über eine einfach wirkende Gleitringdichtung, die die Funktion der Abdichtung der An-

1 7266

triebswelle der Zahnradpumpe übernimmt, in den Sperrdruckbehälter zurückgeführt, wobei das Sperrmedium hier gleichzeitig als Schmiermittel dient. . ·

Zum nachfüllen des Sperrdruckbehälters besitzt die Sperrdruckanlage einen nachfüllbehälter, aus dem über eine Schleuse der Fullvorgang erfolgt..

Die Sperrdruckanlage ist so aufgebaut, daß sie zur Versorgung jeder doppelt wirkenden Gleitringdichtung, Stopfbuchsdichtung u. a. verwendet werden kann, wobei Anschlußmöglichkeiten für eine Versorgung einer anderen Dichtung vorhanden sind. .

Au s f ü hr ung s b e i spi e 1 e _i

DieErfindung gemäß zugehöriger Zeichnung soll an nachfolgenden 2 Beispielen erläutert werden.

Beispiel 1 .

In einem Rührreaktor 9 wurde aus den Ausgangsstoffen Terephthalsäure und Äthylenglykol sowie Antimontrioxid als Katalysator -0 in einem diskontinuierlichen Verfahren die Herstellung von verspinnbarer Polyesterschmelze in den 3 Verfahrensstufen Veresterung, Vorkondensation und Polykondensation durchgeführt. Je nach Fort schreitungsgrad der Reaktion wurde der

Druck im Reaktor 9 von 10 kp/cm (1,0 IvIPa)' bei der Veresterung !5 auf ca. 1 Torr (133 Pa) bei der Polykondensation verringert. Die Temperatur lag im Bereich zwischen 260 ⁰C (533 K) bis 290 ⁰C (563 K). Der im Reaktor 9 befindliche Rührer wurde

-1

mit einer Drehzahl von 30 bis 50 min betrieben. Um das Eindringen von Luft sauerstoff in den Reaktor 9 zu verhindern, besonders bei der Vor- und Polykondensation, wurde die Y/ellendurchführung des Rührwerkes mit einer doppelt wirkenden Gleitringdichtung 8 abgedichtet. Die Versorgung der- Gleitringdichtung mit Sperrmedium erfolgte mit dem in der erfindungsgemäßen Sperrdruckanlage mittels elektrischer Widerstandsheizung 2 über- einen Y/ärmeträger auf eine: Temperatur von 230 ⁰G (503 K) bei der Veresterung, bis 265 ⁰C (538 K)

217266

bei der Polykondesation gebrachten reaktionsfähigen Sperrmedium Diäthylenglykol. Die Strömung und der Druckaufbau des Sperrmediums in Abhängigkeit vom Druck des abzudichtenden Mediums erfolgten durch eine im Sperrdruckbehälter 1 installierte Zahnradpumpe 5 mittels eines druck-drehzahl-geregelten 15 Gleichstrommotors 3 über eine Thyristorsteuerung 16 und eine in der Sperrdruckanlage installierte Dross^elstelle 12. Bei Überschreitung des zulässigen Betriebsdruckes im Sperrdruck-^T'f-5 system wurde das Sperrmedium über ein Überströmventil 6 in den Sperrdruckbehälter zurückgefordert*

Der Druck in der Sperrdruckanlage wurde stets um 1,5· kp/cm

(0,15 MPa) bis 2,5 kp/cm² (0,25 HPa) über dem Druck des abzudichtenden Mediums sowohl bei der Veresterung als auch bei der Vor- und Polykondensation gehalten. In der Zulaufleitung zwischen Sperrdruckbehälter 1 und Dichtung 8 wurden in Parallelschaltung zwei Filter 7 a und 7 b, die zu Reinigungszwecken umschaltbar gestaltet waren,' installiert, die die Aufgabe hatten, die durch Umwälzung entstandenen mechani-JS sehen Verunreinigungen aus der Sperrdruckanlage abzufiltrieren. In einem simulierten Havariefall, bei dem die Druckregelung aui3er Betrieb genommen wurde, drang gelöstes Produkt durch die DichtungSin die Sperrdruckanlage ein. In einem der Dichtung 8 nachgeschalteten Kühler 10 erfolgte ein Herunter- -0 kühlen des Sperrmediums mit den gelösten Produktpartikeln auf 1βΟ ⁰C (433 K), wobei die Produktpartikel ausgefällt und anschließend in zwei Filtern 11 a und 11b, die ebenfalls zu Reinigungszwecken umschaltbar gestaltet waren,durch Filtration aus dem Kreislauf entfernt wurden.

-,65 In einem nachfolgenden Schauglas 13 war die Strömung des Sperrmediums in der Sperrdruckanlage visuell kontrollierbar. Das gereinigte Sperrrnedium wurde über eine einfach wirkende Gleitringdichtung 4, mit der die Antriebswelle der Zahnradpumpe 5 abgedichtet wurde, in den Sperrdruckbehälter 1

"70 zurückgeführt. Das Sperrmedium diente in diesem Fall als Schmiermittel für die einfach wirkende Gleitringdichtung 4. Das Nachfüllen des Sperrdruckbehälters 1 war im stationären

-e- 2172 66

Betrieb aus einem nachfüllbehälter 14 über eine Schleuse (Rohrleitung mit 2 Absperrarmaturen absperrbar gestaltet) möglich. Durch den Einsatz der Sperrdruckanlage konnte eine zuverlässige Versorgung der doppelt wirkenden Gleitringdichtung für die Abdichtung der Rührwerkswelle gewährleistet werden.

Beispiel 2 . · .

Bei der kontinuierlichen Herstellung von Polyester wurde ; Veresterungsprodukt mit einer Betriebstemperatur von 280 ⁰G

2 (553 K) und einem Betriebsdruck von 10 kp/cm (1,0 MPa) aus dem Veresterungsreaktor über eine Kreiselpumpe 9 in den Reaktor zurückgefordert, um eine bessere Durchmischung des Produktes zur Verbesserung des Umsatzes zu erzielen. Die Kreiselpumpe 9, die mit einer doppelt wirkenden Gleitringdichtung 8 ausgerüstet war, wurde mit einer Drehzahl von 2900 min", betrieben. Die Versorgung der Gleitringdichtung mit dem Sperrmedium Äthylenglykol erfolgte mit der erfindungsgemäßen Sperrdruckanlage. Da der Erstarrungspunkt des Veresterungsproduktes bei ca. 200 ⁰G (473 K) bis 220 ⁰G (493 K) lag, wurde das Sperrmedium über einen Wärmeträger, der mittels elektrischer Widerstandsheizung 2 beheizt wurde, in. der Sperrdruckanlage auf eine Temperatur von 225 G (498 K) gebracht und konstant gehalten. Der Sperrdruck wurde in Abhängigkeit vom Druck im Produktraum vor der Gleitringdichtung 8 durch eine im Sperrdruckbehälter 1 getauchte Zahnradpumpe 5 und in der Rücklaufleitung zum Sperrdruckbehälter 1 installierten Drosselstelle. 12 aufgebaut. Durch die Differenzdruckregelung 15 und Thyristorsteuerung 16 wurde der Sperrmediumdruck stets um 1,5 kp/cm (0,15 IvCPa) über dem Druck im abzudichtenden Raum gehalten.Das temperierte Sperrmedium ging auf Grund seiner Affinität mit dem abzudichtenden Produkt eine chemische Reaktion bzw. einen Löseprozeß ein, in dessen Folge der Erstarrungspunkt des abzudichtenden Mediums im Pr.oduktraum in unmittelbarer Nähe der Gleitringdichtung 8 herabgesetzt wurde bzw. die .Produktpartikel in gelöster Form vorlagen, am Dichtelement 8 einen Schmierfilm bildeten und

— 7 -

somit den Versclaleiß am Dichtelement 8 wesentlich herabsetzten. Durch Ausfällung in einem Kühler 10 und anschließende Filtration in 2 parallelgeschalteten Filtern·11 a und 11 b, die zu Reinigungszwecken umschaltbar gestaltet waren, konnten die in das Sperrmedium eingedrungenen gelösten abras^dven Feststoffpartikel aus der Sperrdruckanlage entfernt werden.

Der Zustand der Filter 11 a und 11 b ließ eine Aussage über die Funktionstüchtigkeit der prpduktseitigen Gleitringdichtung zu. Die Strömung des Sperrrnediums war an einem Schauglas 13 kontrollierbar. '

Das gereinigte Sperrmedium wurde über eine einfach wirkende Gleitringdichtung 4, die die Antriebswelle der Zahnradpumpe im Sperrdruckbehälteri abgedichtet hat, in den Sperrdruckbehälter 1 zurückgeführt. Das Sperrmedium fungierte hier als Schmiermittel für die Dichtung 4· Es konnte nachweislich eine einwandfreie Dichtwirkung der Dichtung gewährleistet werden.

Die Versorgung einer "stand by" - lumpe war ohne Schwierigkeiten bei einer erforderlichen Umstellung durch die an·der Sperrdruckanlage vorgesehenen Anschlüsse 17 a; 17 b und entsprechendes Betätigen der Absperrarmaturen möglich.

Claims

-β- 2172 66 Erfindungsanspruch

1. Sperrdruckanlage zur Versorgung von Dichtungen an rotierenden Teilen, wobei durch chemische Reaktion und/oder durch einen Löseprozeß des speziell ausgewählten, affinen und auf eine Temperatur von 90 ⁰C (363 K) bis 320 ⁰C (593 K) erwärmten Sperrmediums mit dem abzudichtenden Medium der Erstarrungspunkt.des abzudichtenden Mediums im Produktraum in unmittelbarer Nähe der Dichtung herabgesetzt und durch den stets gegenüber dem Druck im abzudichtenden Raum höher gehaltenen Sperrmediumdruck auch in das Dichtelement eingedrungenes gelöstes Produkt in den

) Produktraum zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrdruckanlage eine Heizvorrichtung (2) zur direkten oder indirekten Aufheizung des Sperrmediums besitzt, die sich am Sperrdruckbehälter (1) befindet, und daß die Strömung und der Druckaufbau des Sperrmediums

j mittels Druck- Drehzahl-Regelung (15) durch eine thyristorgesteuerte Zahnradpumpe (3₉ 5) und eine vor dem Sperrdruckbehälter (1) installierte Drosselstelle (12) erfolgen.

2. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß ) zwei in der Sperrdruckanlage installierte Filter (7a ; 7 b) zur Reinigung des Sperrmediums von mechanischen Verunreinigungen dienen.

3· Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Sperrdruckanlage nach der Dichtung (8) installierter Kühler (10) die Ausfällung in das System eingedrungener gelöster abrasiver'Produktpartikel durch Herunterkühlen des Sperrmediums unter die Erstarrungstemperatur der Produktpartikel vornimmt.

4. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, 'SO . daß die ausgefällten abrasiven Produktpartikel mit den

' Filtern (11 a; 11b) aus dem Sperrkreislauf, entfernt werden-.

5. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung des Sperrmediums in einem Schauglas (13)

cjj kontrollierbar ist. ·

6. Vorrichtung nach Punkt. 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Filtern (11) gereinigte Sperrmedium die Schmierung der Dichtung (4) übernimmt, die die Antriebswelle der Zahnradpumpe (5) abdichtet.

7· Vorrichtung nach Punkt 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachfüllen des Sperrdruckbehälters (1) aus einem Nachfüllbehälter (14) über eine Schleuse erfolgt.

8. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrdruckanlage Änschlußmöglichkeiten (14) zum ~Ϊ5 Umschluß der Sperrdruckanlage zur Versorgung einer anderen Dichtung besitzt.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen