-
Vom Innendruck im Arbeitsraum gesteuerte Einrichtung zum entlasten
von mit Sperrflüssigkeit arbeitenden Gleitringdichtungen Die Erfindung bezieht sich
auf eine. vom Innendruck im Arbeitsraum gesteuerte Einrichtung zum Entlasten von
mit Sperrflüssigkeit
keit arbeitenden Gleitringdichtungen für durch
diese abgedichtet durch die Wandung eines unter Druck, insbesondere Hochdruck, stehenden
Arbeitsraums geführte Wellen, speziell in Kessel eingeführte Wellen, insbesondere
von Rührwerken,- durch Angleichen des Drucks der Sperrflüssigkeit an den Druck im
Arbeitsraum, der hierfür auf die in einem abgeschlossenen Drucksystem befindliche
Sperrflüssigkeit- über ein bewegliches Organ wirkt, das einen in einem Druckausgleicher
vorgesehenen Druckraum in zwei gegeneinander abgedichtete Kammern unterteilt,.von
denen die eine im Drucksystem der Sperrflüssigkeit liegt, während die andere unmittelbar
vom Druck im Arbeitsraum beaufschlagt ist.
-
Gleitringdichtungen weisen bekanntlich mindestens einen Laufring auf,
der mit der druckdicht durch.die Wandung des Arbeitsraums, z.R. durch eine Kesselwand,
ein Pumpengehäuse etc., zu führenden Welle umläuft und eger einen mit der Arbeitsraumwandung
verbundenen, feststehenden Gegenring gepresst wird, wobei die miteinander in Berührung
stehenden Flächen der Ringe die Dichtflächen bilden. Bei Gleitringdichtungen, die
mit Sperrflüssigkeit arbeiten, sind meistens zwei derartige Ringpaare vorge-.
-
sehen, und der Raum zwischen den Ringpaaren ist als Druckkammer ausgebildet,
die die auf die umlaufenden Gleitringe drückende 3perrflüssigkeit aufnimmt. Als
Sperrflüssigkeit wird meistens Oel verwendet, doch kommen auch andere Flüssigkeiten
in Frage.
-
Der Druck der Sperrflüssigkeit in der Druckkammer der Gleitringdichtung
sollte geringfügig höher liegen als der im Arbeitsraum vorherrschende Innendruck,-
da die Gleitringe bei zu hohem Druck sehr
sehr rasch verschleissen,
während bei zu niedrigem Druck der Sperrflüssigkeit der Innendruck durch die sich
dann abhebenden Gleitringe aus dem Arbeitsraum in die Druckkammer der Dichtun6 entweichen
kann. Es kommt somit für eine optimale, funktionsgerechte Entlastung der Gleitringe
von Gleitringdichtungen sehr darauf an, dass der häufig Schwankungen unterworfene
Druck ilR Arbeitsraum möglichst unverfälscht auf die Sperrflüssigkeit übertragen
wird. Dies wird mit den eingangs genannten Entlastungseinrichtungen angestrebt.
-
Bei den bekannten Entlastungseinrichtungen ist das bewegliche Organ
ein in einem zylindrischen Druckraum des Druckausgleichers gleitbar angeordneter,
gegen die Druckraumwandung abgedichteter L;olven, der den ihn auf der einen Seite
beaufschlagenden Arbeitsraumdruck auf die auf seiner anderen Seite befindliche Sperrflüssigkeit
in der Zylinderkammer überträgt. Der Kolben kann nicht reibungsfrei an der Wandung
des Druckraums abgedichtet werden. Dies hat den Nachteil, dass die unvermeidbare
Bremsung seiner Bewegung eine unverfälschte Ubertragung des Drucks im.Arbeitsraum
auf die Sperrflüssigkeit nicht zulässt.
-
llinzu kommt, dass bei den bekannten Einrichtungen die für einen fehlerfreien
Betrieb nötige Anzeige der Stellung des Kolbens in dem zylindrischen Druckraum mittels
einer mit dem Kolben verbundenen
denen, durch eine der Stirnwände
des zylindrischen Druckraums aus diesem nach aussen herausragenden Spindel geschieht,
die ebenfalls gegen.die Stirnwand abgedichtet sein muss. Die Kolbenstellung muss
deswegen zur Anzeige gebracht werden, weil der kolben zur einwandfreien Durchführung
seiner Funktion sich im abstand von den Stirnwänden befinden muss und Sickerverluste
aus dem Sperrflüssigkeitssystem, die diesen normalen Betriebszustand gefährden können,
nicht unbemerkt bleiben dürfen . Die Sickerverluste können beim Auftreten kritischer
Kolbenstellungen durch Nachfüllen von Sperrflüssigkeit in das System kompensiert
werden.
-
Auch die Abdichtung der Spindel bremst zwangsläufig den an diese angeschlossenen
Kolben.
-
Bei den bekannten Einrichtungen neigt der Kolben beim Auftreten von
Druckspitzen im Arbeitsraum auch zum Hängenbleiben, Aus diesem Grunde sind zur Beobachtung
des Betriebes zusätzlich nocn Nanometer vorgesehen, weil die Anzeigespindel ein
derartiges Versagen nicht anzeigt.
-
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, Mittel anzugeben,
mit denen der vorstehend geschilderte Nachteil der bekannten Einrichtungen bei gleichzeitiger
Vereinfachung der Gesamtkonstruktion vermieden wird.
-
Dies wird erfindungsgemäss.dadurch erreicht dass das bewegliche Organ
Organ
aus einer rundherum fest mit der Druckraumwandung verbundenen flexiblen Trennwand
besteht.
-
Auf grund der erfindungsgemässen Massnahme können Gleitdichtungen
zwischen dem beweglichen Organ und der Druckraumwandung entfallen. Damit wird nicht
nur jegliche Bremswirkung, die die freie Beweglichkeit des beweglichen Organs behindert
und dessen Funktion stört, vermieden, sondern es wird überdies ersichtlich auch
die Konstruktiotn des Druckausgleichers erheblich vereinfacht.
-
Die flexible Trennwand kann im Gegensatz zu dem bisher verwendeten
Kolben bei im Arbeitsraum auftretenden Druckspitzen auch nicht hängenbleiben , so
dass die Betriebssicherheit wesentlich grösser ist als bei den bekannten Einrichtungen.
Demzufolge können bei der erfindungsgemässen Einrichtung Manometer entfallen.
-
Entlastungseinrichtungen nach der Erfindung zeichnen sich nach dem
Vorstehenden sowohl durch eine erheblich verbesserte Funktion als auch durch einen
wesentlich geringeren baulichen Aufwand aus.
-
Dadurch, dass die Druckraumwandung bei der erfindungsgemässen Einrichtung
nicht mehr als Gleitfläche für das bewegliche Organ ausgeführt zu werden braucht,
ist es auch leicht möglich, sie wenigstens an einer Stelle durchsichtig zu gestalten,
und diese Stelle so anzuordnen, dass die Trennwand durch sie hindurch sichtbar
sichtbar
ist. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung können anderweitige Mittel für die Anzeige
der Trennwandstellung entfallen, so dass die Funktion der Trennwand auch durch die
nötige Anzeige ihrer Stellung in der Druckkammer nicht gestört wird.
-
Als llrennwand wird gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
vorzugsweise ein Balg eingesetzt. Ein Balg hat einen grossen Bewegungsbereich bei
im wesentlichen gleichbleibender Nachgiebigkeit und eignet sich aus diesem Grunde
für den Zweck der Erfindung besonders gut.
-
Bei einer bevorzugten Bauform der erfindungsgemässen Entlastungseinrichtung
bes-teht der Balg aus chemisch hochbeständigem Material, und er ist auf eine zur
Druckraumwandung gehörende Platte aus ebensolchem Material dicht aufgest, mit der'er
die vom Arbeitsraum- ç druck beaufschlagte Druckraumkammer bildet. Diese Bauform
ist insbesondere dann sehr zweckmässig, wenn der Arbeitsraum chemisch hochaktive
Stoffe enthält, da die mit dem Kessel in Verbindung stehende Druckraumkammer des
Druckausgleichers in diesem Fall bei kleinbleibendem konstruktivem Aufwand überall
eine chemisch hochbeständige Wand besitzt.
-
Zur Anzeige der Stellung des Balges in dem Druckraum empfiehlt es
sich, mindestens den Teil der Druckraumwandung, der das bewegliche Balgende in dessen
normalen Betriebsstellungen umgibt, aus durchsichtigem, druckfestem Material zu
fertigen. In diesem Zusammenhang hat sich als besonders günstig die Verwendung einer
aus solchem Material bestehenden Glocke erwiesen, in die der Balg mindestens mit
seinem beweglichen Ende hineinragt. Derartige Glocken können z.B. aus Panzerglas
bestehen.
-
amine andere Ausgestaltung der Erfindung uesteht schliesslich noch
darin
darin, dass sich über der Sperrflüssigkeit in der Druckkammer
ein eingeschlossenes Gaspolster befindet. Ein solches Gaspolster vermag im Arbeitsraum
auftretende, sich auf die Sperrflüssigkeit fortsetzende Druckstösse pneumatisch
zu dämpfen, wodurch die Betriebssicherheit erhöht wird.
-
Die Verwendung bei Rührwerken von Druckkesseln ist nur ein bevorzugtes
aber keineswegs das ausschliessliche Anwendungsgebiet der erfindungsgemässen Einrichtung.
Diese kann vielmehr überall dort benutzt werden, wo mit Sperrflüssigkeit arbeitende
Gleitringdichtungen zum Einsatz gelangen, um unter Druck stehende, geschlossene
Arbeitsräume gegen rotierende Wellen abzudichten. So liegt z. . ein weiteres Anwendungsgebiet
in der Verwendung bei Druckpumpein, deren Wellen mittels Gleitringdichtungen gegen
die Pumpenkammerwandung abgedichtet sind.
-
Die Erfindung wird nachstehend an Hand des in der Zeichnung dargestellten
ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig.1 die Entlastungseinrichtung
in schematischer Darstellung, und Fig,2 den Druckausgleicher der Entlastungseinrichtung
nach Fig.1 im Längsschnitt.
-
in ig.1 bezeichnet die Bezugsziffer 14 die Gleitringdichtung, die
die durch sie hindurchgehende Welle 15 , z.B. die Rührwelle eines
eines
rührwerks, gegen den Innenraum des nicht dargestellten Kessels abdichtet. Die in
der Zeichnung ebenfalls nicht zu sehende Druckkammer der Gleitringdichtung 14 wird
über eine Leitung 16 von einem Druckausgleicher 17 her mit Sperrflüssigkeit beliefert.
-
Der Druckausgleicher 17 weist einen Druckraum 18 auf, der durch einen
Balg 19 in zwei Kammern 18a und 18b unterteilt wird, von denen sich die eine (18a)
ausserhalb und die andere (18b) innerhalb des Balges 19 befindet. Die Kammer 18a
liegt im abgeschlossenen Drucksystem der Sperrflüssigkeit, während die Kammer 18b
über den Anschluss 18c vom Kesselinnendruck be-'aufschlagt ist.
-
Zu dem abgeschlossenen Drucksystem der Sperrflüssigkeit gehören noch
ein Rückschlagventil 21 und eine Leitung 22, die das Rückschlagventil mit, der Druckraumkammer
18a des Druckausgleicers 17 verbindet.
-
Das Rtickschlagventil 21 ist so geschaltet, dass es unter dem i Sperrflüssigkeitssystem
vorherrschenden Druck schliesst, d.h; aus dem die Druckkammer der Gleitringdichtung
und den Druckausgreicher enthaltenden Drucksystem keine Sperrflüssigkeit entweichen
lässt.
-
Zum Ausgleich von Sickerverlusten kann über eine weitere Leitung
2)
und das Rückschlagventil 21 mittels einer Handhebelpumpe 24 Sperrflüssigkeit in
das abgeschlossene Drucksystem eingebracht werden.
-
Die i'ig.2 zeigt den Druckausgleicher 17-in näheren Einzelheiten.
-
Die den Druckraum 18 begrexizende Wandung besteht aus einer Panzerglasglocke
v1, einem zylindrischen Mittelstück C4 und einer Edelstahl-Grundplatte 05, die mittels
eines Überwurfringes 03 und Inbusschrauben 09,11 unter Zwischenschaltung von Dichtungen
06 und 07 druckdicht zusammengespannt sind.
-
Der den Druckraum 18 in die beiden Druckkammern 18a und 18b unterteilende
Balg 19 ist auf die Grundplatte 05 aufgesetzt und weist unten einen Flansch 19a
auf, mit dem er durch das Mittelstück £4 dicht an die Grundplatte 05 angepresst
wird. Die Druckkammer 18a ist mit einem Anschluss 12 für die von der Handhebelpumpe
24 (Fig.1) kommende Leitung 22 und mit einem Anschluss 12a für die zu der Druckkammer
der Gleitringdichtung 14 führende Leitung 16 (Fig.1) verbunden.
-
Die durch die Grundplatte 05 abgeschlossene Druckkammer 18b im Balg
19 steht über einen Anschluss 18c mit dem Kesselinnenraum in Verbindung.
-
Ueber der Sperrflüssigkeit 10 in der Druckkammer 18a befindet sich
in der Glocke Ol eine Luftblase lOa.
-
Die
Die vorstehend beschriebene Entlastungseinrichtung
arbeitet folgendermassen: Der in der Kammer 18b wirkende Kessel druck hat das Bestreben,
den Balg 19 nach oben zu drücken, wobei der Kesseldruck auf die Sperrflüssigkeit
10 übertragen wird Der Balg 19 kann sich in der Kammer 18a soweit nach oben ausdehnen,
bis der dabei in der Druckraumkammer 18a entstehende und mit fortschreitender Ausdehnung
wachsende Gegendruck einen Wert erreicht hat, der geringfügig über dem Kesseldruck
liegt. In welcher Stellung seines oberen Endes dies der Fall ist, hängt einerseits
vom Kesseldruck und andererseits davon ab, wieviel Sperrflüssigkeit über den Anschluss
12 in die Druckraumkammer 18a gedrückt worden ist. Die Ausdehnung des Balges 19
bis zum Druckausgleich ist für einen bestimmten Kesseldruck offensichtlich um so
kleiner, je mehr Sperrflüssigkeit sich über dem Balg in der Panzerglasglocke Ol
befindet. Dies gilt natürlich nur solange wie sich das obere Ende 19b des Balgs
19-frei bewegen kann, denn nur so ° lange kann der Balg seine druckausgleichende
Tätigkeit ausüben.
-
In der Druckkammer der Gleitringdichtung 14 kommt es zu kleinen Sickerverlusten
an Sperrflüssigkeit, die bewirken, dass der Balg 19 in der Panzerglasglocke 01 mit
der ieit höhersteigt.
-
Dieses Höhersteigen kann von einem Kontrolleur durch die durchsichtige
Panzerglasglocke hindurch überwacht werden. Im Bedarfsfalie füllt der Kontrolleur
dann mittels der Handhebelpumpe 24 über
über den Anschluss 12 Sperrflüssigkeit
in das Drucksystem.snach, wodurch der Balg 19 wieder zusammengedrückt wird.
-
Ur Balg 19 besteht vorzugsweise ebenso wie die Grundplatte Os aus
einem chemisch hocbeständigem Werkstoff, z.B. PTFE, so dass das häufig korrosive
Medium aus dem Kessel nur mit unempfindlichen Teilen in Berührung kommt.
-
Die Luftblase 10a dämpft über den Balg 19 aus dem Kessel in die Sperrflüssigkeit
10 übertragene Druckstösse und verhindert so übermässige Beanspruchungen.
-
bei der beschriebenen Entlastungseinrichtung gibt es keine mechanischen
Verschleissteile, und es findet eine genaue Angleichung des Sperrflüssigkeitsdrucks
an. den Kesseldruck statt.
-
Die Betriebsüberwachung ist zuverlässig ohne Manometer allein durch
optische Kontrolle möglich. Der einfache Aufbau des Druckau0gleichers und die Einsparung
von zusätzlichen Überwachungseinrichtungen führen zu niedrigen Herstellungskosten.
-
Patentansprüche