DE1111601B

DE1111601B - Pressure equalization for mechanical seals on pressure vessels

Info

Publication number: DE1111601B
Application number: DEB53531A
Authority: DE
Inventors: Dr Hermann Spaening; Dr Georg Schmidt-Thomee; Dipl-Ing Kurt Weizsaecker
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1959-06-09
Filing date: 1959-06-09
Publication date: 1961-07-27

Description

Druckausgleich für Gleitringdichtungen an Druckbehältern Die Gleitringdichtungen von Rührwellen in Druckbehältern müssen gleichmäßig und sicher geschmiert werden, um eine ausreichende Betriebszeit des Druckbehälters ohne Stillsetzen sicherzustellen. Hierbei ist es erforderlich, den Öldruck dem Behälterdruck anzugleichen, um ein Hinausdrüoken des Schmiermittels und damit ein Austreten von Dämpfen aus dem Behälter zu vermeiden.Pressure compensation for mechanical seals on pressure vessels The mechanical seals of agitator shafts in pressure vessels must be lubricated evenly and safely, to ensure a sufficient operating time of the pressure vessel without shutdown. It is necessary to adjust the oil pressure to the tank pressure in order to achieve a Forcing out the lubricant and thus an escape of vapors from the container to avoid.

Bekannt sind Vorrichtungen, die den Druckausgleich zwischen Behälterinhalt und Öl dadurch automatisch erreichen, daß ein kleiner Ölbehälter einerseits mit dem Gasraum des Druckbehälters, andererseits über den Sumpf mit der Rührwellendichtung verbunden ist. Auf dem Ölspiegel lastet also der Behälterdruck, der sich durch die Ölleitung bis zur Stopfbüchse fortpflanzt. Ein Nachteil dieser Vorrichtung ist aber, daß Gasraum des Behälters und Ö1 nicht getrennt sind, so daß trotz Kühlung des vom Druckbehälter kommenden Verbindungsrohres die Möglichkeit gegeben ist, daß das Öl gasförmige Stoffe aus dem Behälter aufnimmt und dadurch unbrauchbar wird. Devices are known that balance the pressure between the container contents and reach oil automatically by having a small oil container on the one hand the gas space of the pressure vessel, on the other hand via the sump with the agitator shaft seal connected is. The tank pressure, which is caused by the Oil line propagates to the stuffing box. However, a disadvantage of this device is that the gas space of the container and Ö1 are not separated, so that despite the cooling of the Pressure vessel coming connecting pipe the possibility is given that the oil absorbs gaseous substances from the container and thus becomes unusable.

Dieser Nachteil wird nach der vorliegenden Erfindung vermieden.This disadvantage is avoided according to the present invention.

Bekannt sind auch Stopfbüchsen für Hochdruck oder Vakuum, deren Sperrdruck aus dem Druck im Autoklav gewonnen wird. Durch eine aus zwei verbundenen Kolben mit unterschiedlichem Durchmesser bestehende Einrichtung wird erreicht, daß der Sperrdruck in der Stopfbüchse immer höher ist als der Druck im Autoklav. Stuffing boxes for high pressure or vacuum, their barrier pressure are also known is obtained from the pressure in the autoclave. By one of two connected pistons existing device with different diameters is achieved that the The barrier pressure in the stuffing box is always higher than the pressure in the autoclave.

Die beiden verbundenen Kolben müssen gegen die Zylinderwand abgedichtet werden. Derartige Dichtungen sind aber erfahrungsgemäß niemals ganz dicht. The two connected pistons must be sealed against the cylinder wall will. However, experience has shown that such seals are never completely tight.

Man hat daher zwischen Zylinder und Autoklav ein Filter vorgesehen, welches aber Druckänderungen im Autoklav nur verzögert weitergibt. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung sind die erheblichen zeitlich veränderlichen Reibungswiderstände zwischen Kolbendichtungen und Zylinderwand, die sich auf die Konstanz der Druckübertragung in dem Stopfbuchsraum nur nachteilig auswirken können. Durch die Füllung der Räume über den Kolben mit Gas müssen wegen der Kompression des Gases die Kolben bei Druckschwankungen große Wege zurücklegen, wodurch die Vorrichtung sehr groß konstruiert werden muß. Auch der mögliche Austritt ton Gasen aus der niemals absolut dichten Stopfbüchse kann zu Störungen Anlaß geben.A filter was therefore provided between the cylinder and the autoclave, which, however, only passes on changes in pressure in the autoclave with a delay. Another The disadvantage of this device is the considerable time-varying frictional resistance between piston seals and cylinder wall, which affects the constancy of the pressure transmission can only have a detrimental effect in the stuffing box space. By filling the rooms Because of the compression of the gas, the pistons must move over the piston with gas in the event of pressure fluctuations cover long distances, whereby the device must be constructed very large. Also the possible leakage of gases from the stuffing box, which is never absolutely tight can give rise to disturbances.

Es wurde nun gefunden, daß man die genannten Schwierigkeiten bei ölgeschmierten Gleitringdichtungen an Druckgefäßen mit Rührwellen unter Verwendung des Druckes im Druckgefäß vermeidet und die Berührung von Schmieröl und Behälterinhalt dadurch sicher ausschließt, daß man zum Druckausgleich ein zylindrisches Druckausgleichsgefäß mit einseitig geschlossenem, beweglichem, ölbes tändigem Wellrohr zwischen Druckgefäß und Ölschmierung verwendet, wobei das Wellrohr an der Bodenplatte des Druckausgleichsgefäßes befestigt ist. It has now been found that the difficulties mentioned can be met Using oil-lubricated mechanical seals on pressure vessels with agitator shafts of the pressure in the pressure vessel avoids and the Contact of lubricating oil and container contents this safely excludes the fact that a cylindrical pressure equalization vessel is used for pressure equalization with movable, oil-resistant corrugated pipe closed on one side between the pressure vessel and oil lubrication is used, the corrugated tube on the bottom plate of the pressure equalization vessel is attached.

DiesesWellrohr überträgt also durch seineBewegung den Behälterdruck auf die Ölfüllung, trennt aber das über den Gleitringen stehende Öl von dem Behälterinhalt, und zwar blasenfrei und ohne gasgefüllten Hohlraum. Das Wellrohr teilt das zylindrische Gefäß in zwei Teile. Der äußere, in dem sich das Öl befindet, ist mit dem Raum über den Gleitringen verbunden, der innere Raum steht direkt mit dem Gasraum über dem Flüssigkeitsspiegel im Behälter in Verbindung. This corrugated pipe thus transmits the container pressure through its movement on the oil filling, but separates the oil standing above the sliding rings from the container contents, namely bubble-free and without a gas-filled cavity. The corrugated pipe divides the cylindrical Vessel in two parts. The outer one where the oil is located is above the space connected to the slip rings, the inner space is directly above the gas space Liquid level in the container in connection.

Ölverluste und durch Temperaturschwankungen hervorgerufene Volumenänderungen des Öls werden durch kleine Bewegungen des axial beweglichen Wellrohres ausgeglichen. Das Wellrohr ist an der unteren Seite offen und fest mit dem Boden des Ausgleichsgefäßes verbunden. Sein oberes bewegliches Ende ist durch einen Boden verschlossen, in dessen Mitte die Zugstange eines nach unten angehängten Standanzeigegerätes angebracht ist, das den jeweiligen Stand des Wellrohres und damit das Volumen des Öles anzeigt.Oil losses and changes in volume caused by temperature fluctuations of the oil are compensated for by small movements of the axially movable corrugated tube. The corrugated pipe is open on the lower side and is firmly attached to the bottom of the expansion tank tied together. Its upper movable end is closed by a base in which In the middle, the pull rod of a level indicator attached to the bottom is attached that shows the current level of the corrugated pipe and thus the volume of the oil.

Das Wellrohr läßt sich in bekannter Weise in Querrichtung durch Einlegen von Drahtringen versteifen, ohne daß die Beweglichkeit in Längsrichtung beeinträchtigt wird. Der Öldruck muß im allgemeinen etwas größer sein als der Behälterdruck. Dies erreicht man durch eine in Richtung des Öles auf das Wellrohr ausgeübte Kraft, z. B. durch eine Zugfeder, die sich in dem Öl befindet und nach oben einen Zug ausübt. The corrugated pipe can be inserted in a known manner in the transverse direction Stiffen by wire rings without impairing the mobility in the longitudinal direction will. The oil pressure must generally be slightly greater than the tank pressure. this one reaches by an exerted on the corrugated pipe in the direction of the oil Force, e.g. B. by a tension spring, which is located in the oil and up one Train exercising.

Die Erfindung sei an einem Beispiel -beschrieben. The invention is described using an example.

In einem Rührdruckkessel 1 befindet sich ein Rührer 2, der über eine Welle 5 von einem Elektromotor 4 angetrieben wird. Der Motorraum ist nach unten gegen die Behälteratmosphäre durch Gleitringe 5 und 6 abgedichtet. Das Innere des aus Stator 7 und Rotor 8 bestehenden Elektromotors ist bis zum oberen Gleitring 5 mit dünnflüssigem Öl 9 gefüllt, -das von außen gekühlt wird. Das Motorgehäuse ist in seiner höchsten Stelle durch ein ansteigendes Rohr 10 mit dem Druckausgleichsgefäß 11 verbunden. Am Boden dieses Druckausgleichsgefäßes ist das eigentliche Druckübertragungsorgan, das Wellrohr 12, aus druckfestem Gummi oder Teflon gasdicht befestigt. Das obere, frei bewegliche Ende des Wellrohres 12 ist durch einen metallischen Boden 13 gasdicht verschlossen. Dieser Boden ist nach unten hin über ein Gestänge 14 mit einem magnetischen Standanzeigegerät 15 verbunden, das die Lage des Wellrohres anzeigt. Die obere Seite des Metallbodens 13 ist'über eine weiche Zugfeder 16 mit dem Deckel des Ausgleichsgefäßes verbunden. In a stirred pressure vessel 1 is a stirrer 2, which has a Shaft 5 is driven by an electric motor 4. The engine compartment is down sealed against the container atmosphere by sliding rings 5 and 6. The inside of the consisting of stator 7 and rotor 8 electric motor is up to the upper sliding ring 5 filled with thin oil 9, -that is cooled from the outside. The motor housing is at its highest point by a rising pipe 10 with the pressure equalization vessel 11 connected. At the bottom of this pressure equalization vessel is the actual pressure transmission element, the corrugated tube 12, made of pressure-resistant rubber or Teflon attached gas-tight. The top, The freely movable end of the corrugated pipe 12 is gas-tight due to a metallic base 13 locked. This floor is down via a linkage 14 with a magnetic Level indicator 15 connected, which indicates the position of the corrugated pipe. The top side of the metal base 13 is connected to the cover of the compensation tank via a soft tension spring 16 tied together.

Durch die Feder wird das Eigengewicht des Balges gerade kompensiert, so daß sich das Wellrohr in Ruhestellung in der oberen Endstellung befindet. Das Druckausgieichsgefäß ist mit Öl 9 gefüllt. Im oberen Abschlußdeckel des Ausgleichsgefäßes befindet sich ein Ventil 17. In der Endstellung des Wellrohres befinden sich im Druckausgleichsgefäß die Anschlagsegmente 18. Die dem Öl abgewandte Seite des Wellrohres ist über einen Kühler 19, in dem hochsteigende Dämpfe verflüssigt werden, mit dem Gasraum des Druckkessels verbunden.The spring compensates for the weight of the bellows, so that the corrugated pipe is in the rest position in the upper end position. That The pressure equalization vessel is filled with oil 9. In the upper cover of the expansion tank there is a valve 17. In the end position of the corrugated pipe are located in Pressure equalization vessel the stop segments 18. The side of the corrugated pipe facing away from the oil is via a cooler 19, in which rising vapors are liquefied, with the Gas chamber of the pressure vessel connected.

Soll die Vorrichtung zum Druckausgleich in Betrieb genommen werden, so muß der Rührkessel drucklos sein. Man öffnet das Entlüftungsventil 17 und pumpt mit der Pumpe 20 so lange Öl in das Innere des Motors und des Druckausgleichsgefäßes, bis es aus dem Entlüftungsventil 17 herauskommt. Das Entlüftungsventil wird nun geschlossen und weiter Öl eingepumpt, bis der Faltenbalg 12 aus seiner oberen Endstellung in eine Mittelstellung gewandert ist. Die jeweilige Stellung des Wellrohres wird mit Hilfe des Standanzeigers 15 gemessen. If the device for pressure compensation is to be put into operation, the stirred tank must be depressurized. The vent valve 17 is opened and the pump is pumped with the pump 20 so long oil into the interior of the motor and the pressure equalization vessel, until it comes out of the vent valve 17. The vent valve will now closed and further oil is pumped in until the bellows 12 is out of its upper end position has moved to a middle position. The respective position of the corrugated pipe is measured with the aid of the level indicator 15.

Man kann nun das Rührwerk einschalten und den Rührkessel unter Druck betreiben. Jede Druckschwankung im Rührkessel überträgt sich augenblicklich über Kühler 19 und Wellrohr 12 auf die Ölfüllung des Motors, so daß die Gleitringe 5 und 6 immer mit gleicher Kraft gegeneinandergedrückt werden. Durch die kleine zusätzliche Kraft, die die Feder 16 auf das Wellrohr ausübt, erhält das Öl gegenüber dem Kessel einen schwachen Überdruck, so daß niemals Gas aus dem Kessel durch die Gleitringe 5 und 6 in den Motorraum 4 gelangen kann, sondern höchstens bei Beschädigung der Gleitringe Öl in den Kessel. The agitator can now be switched on and the stirred tank under pressure operate. Every pressure fluctuation in the stirred tank is immediately transferred Cooler 19 and corrugated tube 12 on the oil filling of the engine, so that the sliding rings 5 and 6 are always pressed against each other with the same force. Because of the little extra The force that the spring 16 exerts on the corrugated pipe is given to the oil in relation to the boiler a slight overpressure, so that never gas from the boiler through the slip rings 5 and 6 can get into the engine compartment 4, but at most if the Sliding rings oil in the boiler.

Aus Sicherheitsgründen schaltet das Standanzeigegerät 15 bei plötzlichen Ölverlusten kurz vor Erreichen der oberen Endstellung des Wellrohres den Elektromotor ab. Bei Reparaturen und Ölwechsel dienen die Ventile 21 und 22 zum Ablassen des Öles aus Motor und Druckausgleichsgefäß. For safety reasons, the level indicator 15 switches in the event of a sudden Oil losses shortly before reaching the upper end position of the corrugated pipe the electric motor away. During repairs and oil changes, the valves 21 and 22 are used to drain the Oil from engine and pressure equalization vessel.

Der beschriebene Druckausgleich gestattet es beispielsweise, Schnellrühraggregate für Druckbehälter zu betreiben, ohne daß dabei das Schmieröl für die Gleitringe mit der Kesselatmosphäre in Berührung kommt. The pressure equalization described allows, for example, high-speed stirring units for pressure vessels to operate without using the lubricating oil for the sliding rings comes into contact with the boiler atmosphere.

Der Vorteil der Anordnung liegt vor allem in der momentanen Übertragung von Druckschwankungen auf das Öl, was auf einfache mechanische Art ohne Zwischenschaltung einer automatischen Regelung erreicht wird. Dadurch werden die Gleitringe sehr geschont. Das Wellrohr verhindert das Eindringen von korrodierenden Gasen und Dämpfen in das Öl und damit auch in die Gleitflächen der Gleitringe und in den als Antrieb dienenden, ölgefüllten Elektromotor.The main advantage of the arrangement lies in the instantaneous transmission of pressure fluctuations on the oil, which is done in a simple mechanical way without interposition an automatic control is achieved. This protects the sliding rings very much. The corrugated pipe prevents corrosive gases and vapors from entering the Oil and thus also in the sliding surfaces of the sliding rings and in those used as drives, oil-filled electric motor.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for pressure compensation for oil-lubricated Mechanical seals on pressure vessels with agitator shafts using pressure in the pressure vessel, characterized by a cylindrical pressure equalization vessel with one side closed, movable, oil-resistant corrugated pipe between pressure vessel and oil lubrication, wherein the corrugated pipe is attached to the base plate of the pressure equalization vessel.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that as Corrugated pipe a stretchable in the longitudinal direction, closed on one side and attached to this End of free moving hose used, its open lower side on the bottom plate of the expansion tank is attached, on one side of the hose the oil and the gaseous contents of the container on the other.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the corrugated pipe is closed at the top by a bottom movable with it, which with connected to a level indicator.

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the corrugated pipe by inserted stiffeners, z. B. metal rings, perpendicular to the direction of movement is stabilized.

5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that by means of a spring attached to the upper movable floor of the corrugated pipe Pull is exerted on the corrugated pipe, which keeps the oil at a slightly higher pressure than he prevails in the container.

Considered publications: German utility model no. 1 771 567.