DE1901284A1

DE1901284A1 - Anlauf-Schmiervorrichtung fuer eine mechanische Dichtung

Info

Publication number: DE1901284A1
Application number: DE19691901284
Authority: DE
Inventors: Wilk Harold G
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1968-01-22
Filing date: 1969-01-11
Publication date: 1969-09-04
Also published as: DE1901284B2; NL6900925A; GB1223180A; US3495840A; FR2000565A1; DE1901284C3; JPS499130B1

Description

PATENTANWÄLTE

dr.ing. H. NEGENDANK · dipl-ing. H. HAIJCK · dipl-phys. W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN ZUSTELLUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NEUER WALL -ti

TEL. 367428 UND !164115

TELEQR. NEGEDAPATENT HAMBURG MÜNCHEN 15 ■ MOZARTSTR. 23

TEL. 5 38 05 86

TELEGR. NEGEDAPATENT MÜNCHEN

Hamburg, 10. Jan, '.3Ö5

Borg - Warner Corporation, Chicago, Illinois,
(Y. St. v. A.)

Anlauf-Schmiervorrichtung für eine mechanische Dichtung.

Für diese Patentanmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden IT.S.Anmeldung, Serial No. 699,577 vom 22. Januar 1968 in Anspruch genommen.

Die Erfindung "betrifft eine Schmier- und Kühlvorrichtung für einen Druckbehälter, "beispielsweise eine Pumpe, wobei zur Schmierung der Dichtung vor und zu Beginn der Drehung der Pumpenwelle ein zusätzlicher Einspritzkreis vorgesehen ist, der eine druckbetätigte Steuervorrichtung aufweist, welche die Einspritzung von Schmiermittel vermittels des zusätzlichen Einspritzkreises unterbricht, wenn der Strömungs- oder Flüssigkeitsdruck an dem Pumpenauslaß einen vorbestimmten Wert erreicht hat, bei welchem der normale Schmierkreislauf der Pumpe die Schmierung der Dichtung ausführen kann.

In diesem Zusammenhang wird Bezug genommen auf zwe'

909836/0887 ~ ² -

verwandte Patentanmeldungen des gleichen Anmelders, so die IJ. S. Patentanmeldung Serial No. 469 700, Anmelde tag 6.7.1965» Erfinder Herbert E. Tracy, mit dem Titel "Mechanische Dichtung", welche ein System zur Schmierung der Dichtungen einer Pumpe offenbart, welche mit einer mechanischen Dichtung des in der vorliegenden Anmeldung verwendeten Typs und mit einem zusätzlichen Einspritzsystem ausgestattet ist, welches dazu dient, ein Schmiermittel in einen zwischen den zueinander umlaufenden Dichtflächen liegenden Bereich einzuspritzen. Weiterhin wird Bezug genommen auf die gleichzeitige Anmeldung mit dem Titel "Schmiervorrichtung für eine mechanische Dichtung", Erfinder Winfred J. Wiese.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Schmierung und Kühlung einer mechanischen Dichtung mit dem zum Aufladen der Pumpe verwendeten Strömungsmittel, wobei die Dichtung zur Abdichtung einer rotierenden oder umlaufenden Welle an einem unter Druck stehenden Gehäuse dient, und wobei das eine Dichtungselement mit der Welle zusammen umläuft und ein zweites Dichtungselement feststehend angeordnet ist. Die beiden Dichtungselemente haben einander benachbarte Dicht- oder öleitflachen, das eine Dichtungselement wird gegen das andere beaufschlagt und das eine Dichtungselement läuft in bezug auf das andere Dichtungselement um. Eine solche Anordnung neigt zur Entwicklung sehr starker Reibung und damit sehr großer Erwärmung zwischen den zueinander umlaufenden Flächen, so daß die

90983 6/0887 ~⁵~

Dichtung stark "beschädigt oder sogar zerstört werden kann, wenn nicht für einwandfreie Schmierung gesorgt ist. Die vorliegende Erfindung ist in erster Linie darauf gerichtet, eine einwandfreie Schmierung, insbesondere während des Anlaufens der Torrichtung zu gewährleisten, in welcher die Dichtungen eingebaut sind, damit die Schmierung der Dichtungsflächen oder Dichtflächen ausreichend ist, wenn die Welle der Pumpe oder eines anderen, unter Druck stehenden Behälters umzulaufen beginnt· Es ist bekannt, daß ein übermäßiger Verschleiß an den Dichtflächen während ihrer ersten Anfangsumdrehungen auftreten kann, die benötigt werden, um die Pumpe oder ein anderes Druckgefäß zu starten und auf die normale Arbeitsgeschwindigkeit zu bringen, wenn die Dichtungen nicht einwandfrei geschmiert sind.

In diesem Zusammenhang sind andere Vorrichtungen entwickelt worden, die bei der Inbetriebnahme des Motors in Tätigkeit treten und die Dichtungen schmieren. Es ist jedoch keine Anordnung bekannt, die eine solche Schmierung aufrechterhält, wenn der Motor über einen unbestimmten Zeitraum hinweg betrieben wird, ohne daß sich die Welle, an der sich die Dichtung befindet, dreht. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird gleichzeitig mit dem Motor gestartet und spritzt so lange ein zur Schmierung der Dichtungen dienendes Strömungsmittel ein, bis der Druck der Pumpe,nachdem die Pumpenwelle in Umdrehung versetzt worden ist, einen vorbestimmten Wert erreicht hat.

9 0 9 8 3 6/0887 - 4 -

Das Arbeitsprinzip von mechanischen Dichtungen des hier dargestellten Typs und die Ausführung der zur Kühlung und Schmierung dieser Dichtungen während des normalen Betriebes nach der Inbetriebnahme erforderlichen Vorrichtungen ist in verschiedenen Patentschriften offenbart worden und bekannt. Als Beispiele hierfür werden die TJ.S.Patentschriften Fr. 2 824 759 » Erfinder H.E.Tracy, mit dem Titel "Flüssigkeitsgekühlte Dichtung", Ausgabedatum 25. Februar 1958, die U.S. Patentschrift ITr. 2 928 685 mit dem Titel "Packung für mechanische Hochdruckdichtungen¹¹ von Tracy, Ausgabedatum 15. März 1960 und die U.S. Patentschrift Nr. 3 015 506 von Tracy mit dem Titel "Mehrstufige mechanische Dichtung", Ausgabedatum 2. Januar 1962 genannt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht ganz allgemein darin, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Schmierung der Dichtungen für einen unter Druck stehenden Behälter anzugeben, durch den eine umlaufende Welle hindurchgeführt ist, wie beispielsweise die mechanischen Dichtungen für die Welle einer Kreiselpumpe, die zur Speisung eines Kessels verwendet wird und dabei in vielen Fällen sehr heiße Strömungsmittel unter sehr hohen Drücken pumpt. Es hat sich gezeigt, daß mechanische Dichtungen ^ dieser Art, die im allgemeinen aus zwei zueinander umlau-O₀ fenden Dichtungen mit zueinander komplementär ausgebildeten cd Stirnflächen bestehen, durch den normalen Schmiermittel- ° kreislauf der Pumpe nicht ausreichend geschmiert und ge- ^ kühlt werden, wenn die Pumpe zum ersten Mal in Betrieb genommen wird oder wenn die Pumpe für einen bestimmten Zeit-

raum, beispielsweise zur- Reparatur oder bei einem Aushilfsbetrieb außer Betrieb genommen worden ist. Da der Austausch der Dichtflächen zeitraubend, schwierig und kostspielig ist, stellen erhöhter Verschleiß und durch die Reibung hervorgerufene Beschädigungen an nicht geschmierten Dichtflächen ernsthafte Probleme dar. Die Erfindung soll daher einen verbesserten, zusätzlichen Schmierkreislauf angeben, der den Dichtflächen vor und während des Anlaufbetriebes der Pumpe unmittelbar Schmiermittel zuführt und damit ein gegenseitiges Umlaufen der Dichtungen ohne ausreichende Schmierung verhindert. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß so lange zusätzlich Schmiermittel zu den Dichtflächen eingespritzt, bis der normale Pumpendruck erreicht worden ist und der normale Schmier- und Kühlkreislauf die Schmierung der Dichtungen übernommen hat.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll es möglich sein, die Verbindung zwischen Motor- und Pumpenwelle zu unterbrechen oder anfänglich die Verbindung der Pumpenwelle mit dem Motor zu verzögern, wobei das Einspritzsystem selbsttätig in Tätigkeit treten und die Dichtungen vermittels des in der Pumpe befindlichen Stromungsmittels schmieren soll, auch wenn die Pumpenwelle nicht umläuft.

Weiterhin soll eine einfache Schmieranordnung angegeben werden, bei welcher ein der Pumpe zugeführtes Strömungsmittel vermittels selbsttätiger Ventile, die bei

909836/088 7 - 6 -

Inbetriebnahme des Motors ansprechen, durch die Pumpe hindurchgeleitet und zur Schmierung der Dichtflächen in den zusätzlichen Einspritzkreis eingeleitet wird, wobei jedoch der zusätzliche Einspritzkreis selbsttätig unterbrochen wird, wenn der Pumpendruck einen vorbestimmten Wert erreicht.

Die erfindungsgemäße Anlauf-Schmiervorrichtung für eine mechanische Dichtung, insbesondere in der Kombination mit einer Pumpe, die zum Pumpen eines unter Druck stehenden Strömungsmittels dient, einer umlaufenden Welle, einer an der Welle angeordneten Dichtung, einer Antriebsmaschine für die Welle und Vorrichtungen zur Inbetriebnahme der Antriebsmaschine ist gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Aufladekreis, der zum Zuführen des in der Pumpe befindlichen Strömungsmittels zu der Dichtung dient, eine Vorrichtung, die durch Betätigung einer weiteren Vorrichtung für die Inbetriebnahme der Antriebsmaschine Strömungsmittel von der Pumpe zu der Dichtung einführen kann, und durch eine selbsttätige, druckbetätigte Vorrichtung, die zur Sperrung des zusätzlichen Aufladekreises und zur Unterbrechung der Zufuhr von Strömungsmittel von der Pumpe durch den zusätzlichen Aufladekreis dient, wenn in der Pumpe ein vorbestimmter Druck erreicht worden ist.

Insbesondere weist die Vorrichtung der Erfindung einen mit dem Auslaßdruck der Pumpe gekoppelten, druckbetätigten Schalter auf, der elektrisch mit den Vorrichtungen zur .

Inbetriebnahme des Pumpenmotors verbunden ist, und ein

909836/0887 _ 7 _

druckbetätigtes Relais auf, das gleichfalls elektrisch mit den Vorrichtungen zur Inbetriebnahme der Antriebsmaschine verbunden ist, wobei das Relais zur Steuerung eines Elektromagnetventil dient, welches das Strömungsmittel in das zusätzliche Einspritzsystem eintreten läßt. Bei dieser Vorrichtung wird der Motor durch Betätigung der zur Inbetriebnahme dienenden Vorrichtungen gestartet und gleichzeitig auch das Elektromagnetventil geöffnet, wodurch das Strömungsmittel der Pumpe in die Dichtungen eingespritzt wird und die Dichtflächen schmiert. Der Druck für diese Strömungsmitteleinspritzung wird durch eine Druckquelle, beispielsweise eine Eondensatpumpe, erzeugt, die normalerweise zum Aufladen der Pumpe dient und mit dem Pumpeneinlaß verbunden ist. Außerdem wird auch Druck in der Pumpe selbst erzeugt, wenn die Pumpenwelle umzulaufen beginnt und die Schmierung erfolgt so lange durch den zusätzlichen Aufladekreis, bis die Pumpe ihren vorbestimmten Betriebsdruck erreicht hat. Wenn die zusätzliche Einspritzung gestartet und so lange aufrechterhalten wird, bis die Pumpenwelle vermittels einer Kupplung mit dem Motor verbunden worden ist, kann entsprechend der Erfindung der Motor die Pumpenwelle entweder in Drehung versetzen oder auch nicht.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen ersichtlich.

- 8 909836/0887

Mg. 1 ist ein teilweiser Längsquerschnitt durch, einen Teil eines Pumpengehäuses, das eine mechanische Dichtung aufweist, auf welche sich die Erfindung bezieht, wobei die erfindungsgemäß vorgesehenen, weiteren Vorrichtungen schematisch dargestellt sind.

Fig. 2 ist ein teilweiser Querschnitt entlang der

Linie 2-2 der Mg. 1, gesehen in der Richtung der Pfeile.

In den Zeichnungen sind einige Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung dargestellt. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet allgemein ein Gehäuse, beispielsweise ein Kreiselpumpengehäuse, welches mit einer Ausnehmung zur Durchführung einer Welle versehen ist. Diese Ausnehmung besteht aus einer Innenbohrung 11 und einer weiteren Bohrung, welche eine Stopfbüchsenkammer 12 bildet. Eine Welle 13 ist durch die Ausnehmung in dem Gehäuse hindurchgeführt. Ein schematisch mit C bezeichnetes Laufrad einer Kreiselpumpe soll an dem in Pig. 1 linksseitigen Ende der Welle befestigt sein und eine Antriebsvorrichtung oder eine Antriebsmaschine, wie beispielsweise der Elektromotor A, soll über eine Kupplungsvorrichtung, beispielsweise die Flüssigkeitskupplung B, mit dem rechten Ende der Welle 13 verbunden sein. Der Strömungsmittelantrieb oder die Flüssigkeitskupplung B läßt sich vorzugsweise von Hand betätigen, kann jedoch auch selbsttätig gesteuert werden. Diese Yor-

90983 6/0887

richtung dient lediglich dazu, die Verbindung zwischen dem Motor A und der Welle 13 zu unterbrechen, bis die Welle 13 in Umdrehung versetzt werden soll.

Die Welle 13 weist einen Abschnitt 14 kleineren Durchmessers und einen weiteren Abschnitt 15 eines noch kleineren Durchmessers auf. Eine Manschette 16 mit einem nach innen vorstehenden Plansch 17 ist auf der Welle 13 gelagert, so daß sich der Plansch 17 in Eingriff mit einer Schulter 18 auf der Welle befindet. Ein umlaufender Dichtring 19 ist auf dem Abschnitt 14 kleineren Durchmessers der Welle gelagert und die innere Stirnfläche des Dichtringes stößt gegen den Plansch 17 auf der Wellenmanschette 16. Eine Muffe oder Mutter 20 mit einem Innengewinde ist auf das Gewinde 21 der Welle aufgeschraubt, steht in einem Eingriff mit der äußeren Stirnfläche des Dichtringes 19 und hält diesen dadurch fest, daß sie ihn zwischen dem Plansch 17 und der Muffe oder Mutter 20 einspannt. Die Einspannmutter 20 ist außerdem vermittels einer Peststellschraube 22 fest mit der Welle 13 verbunden. Die Wellenmanschette 16 und der umlaufende Dichtring 19 werden an einer Drehung in bezug auf die Welle 13 vermittels eines Keiles 23 gehindert, der in eine Keilführung 24 in dem Abschnitt 14 kleineren Durchmessers der Welle 13 und in zueinander komplementär ausgebildete, sich gegenüberliegende Keilführungen in dem Plansch 17 der Wellenmanschette 16 und in dem umlaufenden Dichtring 19 eingreift, wie aus der Zeichnung ersichtlich"

- 10 9Ü9836/Ü887

ist. Bei dieser Anordnung sind die Welle 13» die Manschette 16, der umlaufende Dichtring 19 und die Einspannmutter 20 fest miteinander verbunden und können als eine Einheit miteinander umlaufen.

Sie Wellenmanschette 16 weist mehrere, zueinander parallele TJmfangsnuten 25 auf, die Y-förmige Grate 26 bilden. Diese Grate 26 liegen an ihrem äußeren Umfang in der Nähe der engeren Bohrung 11 des Pumpengehäuses und bilden P mit der Bohrung eine Labjnrinthdichtung, welche ein Ausfließen des Strömungsmittels von dem Auslaß der Pumpe oder dem Inneren des Gehäuses 10 durch den Zwischenraum zwischen der Wellenmanschette 16 und der engen Bohrung 11 in die größere Bohrung oder die Stopfbüchse 12 verhindert oder begrenzt. Auf diese Weise findet das in der Pumpenkammer befindliche Strömungsmittel nur einen beschränkten Durchflußweg zu der Stopfbüchsenkammer 12 vor.

In einer Nut 28 in dem Abschnitt 14 kleineren Durch- W messers der Welle 13 befindet sich ein O-Ring 27 und dient dazu, ein Ausströmen von Strömungsmittel nach außen entlang der Wellen und zwischen dem umlaufenden Dichtring 19 und dem Abschnitt 14 geringeren Durchmessers der Welle zu verhindern.

Die Welle 13 ist in geeigneter Weise in (nicht dargestellten) Lagern geführt, wie allgemein bekannt ist.

Ein feststehender oder nicht umlaufender Dichtring 29

- 11 909836/0887

ist in einer abdichtenden Beziehung in "bezug auf den umlaufenden Dichtring 19 angeordnet. Der umlaufende Dichtring 19 und der feststehende Dichtring 29 weisen jeweils zueinander komplementär ausgebildete Stirnflächen auf, die vorzugsweise senkrecht zu der Welle 13 ausgerichtet sind. Der feststehende oder stationäre Dichtring 29 ist auf irgendeine geeignete Weise an einem Unterlegring 30 befestigt, beispielsweise vermittels eines Befestigungsringes welcher sowohl dön feststehenden Dichtring 29 und den Unterlegring 30 umgibt. Der Befestigungsring 31 weist einen oder mehrere axial ausgerichtete Keile 32 auf, welche von einem oder mehreren Schlitzen 33 in dem feststehenden Dichtring 29 und einem entsprechend ausgerichteten Schlitz 34 in dem Unterlegring 30 aufgenommen werden. Vorzugsweise sind zwei Keile und zwei Sätze zueinander ausgerichteter Schlitze in diametral entgegengesetzter Ausrichtung vorgesehen. Von dem Befestigungsring 31 ragt bzw. ragen ein oder mehrere Keile 35 nach außen vor, der bzw. die von einer oder mehreren Keilführungen 36 in einem Plansch 37 aufgenommen wird bzw. werden. Vermittels dieser Anordnung ist der feststehende oder stationäre Dichtring 29 durch den Befestigungsring 31 sicher mit dem Unterlegring 30 verbunden. Der Keil 32 verhindert eine Drehung zwischen dem feststehenden Dichtring und seinem zugeordneten Unterlegring und Befestigungsring. Der Keil 35 verhindert eine Drehung der ganzen Einheit des feststehenden Dichtringes in bezug auf den Plansch 37.

909836/0 Ii 87 -12-

Es läßt sich ersehen, daß der feststehende Dichtring 29 und der Unterlegring 30 in "bezug auf den umlaufenden Dichtring 19 und die Welle 13 eine "begrenzte Axialbewegung ausführen können, indem der Dichtring 29 gegen den umlaufenden Dichtring 19 beaufschlagt wird oder sich von diesem in Axialrichtung entfernen kann, wobei im letzteren !Falle die Berührung zwischen den beiden Hingen verringert oder ganz unterbrochen wird.

Das eine Ende eines (vorzugsweise aus Metall bestehenden) Balges 38 ist durch Schweißung oder auf andere Weise mit der äußeren Stirnfläche des Unterlegringes 30 verbunden. Das andere Ende des Balges ist vorzugsweise durch Schweißung mit einem Balg-Zwischenstück 39 verbunden. Das Balg-Zwischenstück 39 wird von einem Zusatzflansch 40 aufgenommen, welcher seinerseits auf dem Flansch 37 befestigt ist. Bolzen, beispielsweise die Bolzen 4-1» befestigen den Flansch 37 und den Zusatzflansch 40 an dem Gehäuse 10. Ein Leckfluß zwischen dem Gehäuse 10 und dem Flansch 37 wird durch einen O-Ring 42,und ein Leckfluß zwischen dem Flansch 37 und dem Zusatzflansch 40 wird durch einen weiteren O-Ring 43 verhindert. O-Ringe 44 und 45 verhindern einen Verlust von Strömungsmittel zwischen dem Zusatzflansch 40 und dem Balg-Zwischenstück 39.

Das Balg-Zwischenstück 39 ist innerhalb des Zusatzflansches 40 in Axialrichtung verschiebbar. Stellschrauben 46, 46 dienen dazu, das Balg-Zwischenstück 39 in eine aus-

909836/0887 - 13 -

gewählte Axialstellung in bezug auf die Welle 13 einzustellen und damit eine gewünschte Kompression des Balges 38 zu erzielen, wodurch, wiederum der nicht umlaufende Dichtring 29 mit einer gewünschten Kraft vorgespannt und gegen den umlaufenden Sichtring 19 gedrückt wird.

Ton der durch die vergrößerte Bohrung 12 gebildeten Stopfbüchsenkammer tritt Strömungsmittel in den (in Radialrichtung außerhalb liegenden) Raum um den umlaufenden Dichtring 19, den feststehenden Dichtring 29, den Unteriegring 30 und den Balg 38 ein und stellt die Zufuhr des von der Pumpe kommenden Strömungsmittels dar, das dazu dient, die Dichtringe und die diesen zugeordneten Torrichtungen zu schmieren und zu kühlen. Der innere Umfang des Flansches 37, des Zusatzflansches 40 und des Balg-Zwischenstückes befindet sich jeweils in einem Abstand von der Muffe oder Mutter 20 und dem Wellenabschnitt 15, wodurch ein Hohlraum gebildet wird, der als der Dichtungshohlraum 67 bezeichnet werden soll. Dieser Dichtungshohlraum 67 ist durch die Dichtungen und die diesen zugeordneten Torrichtungen in zwei Räume unterteilt, wie im einzelnen noch aus der weiteren Beschreibung zu ersehen ist. Der eine dieser beiden Räume befindet sich radial innerhalb, der andere Raum radial außerhalb der Dichtungen und der diesen zugeordneten Torrichtungen, wobei der äußere Raum in Strömungsmittelverbindung mit der Stopfbüchsenkammer 12 steht und durch das von der Stopfbüchsenkammer kommende Strömungsmittel gefüllt

-U-909836/0887

-H- 19012S4

werden kann. Wie noch ersichtlich sein wird, steht der innere Raum mit der freien Atmosphäre in Verbindung und dient zur Ableitung von Strömungsmittel, das durch die Sichtflächen hindurchtritt, bzw. zwischen diesen durchtritt oder auf andere Weise in den radial innerhalb der Sichtungen und der diesen zugeordneten Vorrichtungen liegenden Raum gelangt. Es wird hierbei Bezug genommen auf die U.S. Patentschrift Hr. 2 824 759 von H. E. Tracy, Ausgabe-™ datum 25. Februar 1953, mit dem Titel "Flüssigkeitsgekühlte Sichtung¹', die U.S. Patentschrift Hr. 3 015 506 von H. E. Tracy und die U.S. Patentschrift Hr. 3 291 489, Ausgabedatum 13* Dezember 1966 von H. E. Tracy und anderen, welche Patentschriften allgemein ähnliche Anordnungen zeigen und in welchen die Arbeitsweise der mechanischen Sichtungen des hier zur Rede stehenden Typs beschrieben wird.

In der hier beschriebenen Anordnung kann ein zum Kühlen und Schmieren dienendes Strömungsmittel durch einen Wärme-™ austauscher dem Sichtungsbereich zugeführt werden, um die einander gegenüberliegenden Sichtflächen der Sichtringe 19 und 29 zu schmieren und zu kühlen, wobei gleichzeitig auch die zugeordneten Teile, wie beispielsweise der Unterlegring 30 und der Balg 38 gekühlt und geschmiert werden. Außerdem ist zusätzlich zu dem üblichen Kühl- und Schmiersystem für die Sichtung ein zusätzliches Einspritzsystem vorgesehen, das insbesondere dazu dient, die Sichtflächen der Sichtringe 19 und 29 zu schmieren, bevor die normalen Schmier- und

909836/0887 - 15 -

Kühlvorrichtungen der Pompe in Tätigkeit treten. Dieses zusätzliche System tritt nur während der Inbetriebnahme, d.h. während des Anlaufens der Pumpe in Tätigkeit. In diesem Zusammenhang ist eine verbesserte Anordnung zum Pullen des Systems mit einem Strömungsmittel vorgesehen und diese Anordnung weist Vorrichtungen auf, die gewährleisten, daß sämtliche oder praktisch gesehen sämtliche in dem Strömungsmittelsystem der Pumpe, dem Wärmeaustauscher und in den Rohrleitungen eingeschlossene luft vor Beginn einer gegenseitigen Drehung der Dichtungen beseitigt wird.

Wie Fig. 1 zeigt, ist in dem Umfang des Zusatzflansches 40 eine Gewindeanschlußöffnung 47 vorgesehen. Ein zur Schmierung dienendes Strömungsmittel, das von einem zusätzlichen Einspritzsystem (welches noch beschrieben wird) kommt, wird in die Gewindeanschlußöffnung 47 eingeführt, in dieser zu dem unteren Ende der Öffnung vermittels einer Bohrung 48 In dem Zusatzflansch 40 geführt und gelangt dann zu einem Ringschlitz 49 an dem äußeren Umfang des Balg-Zwischenstückes 39. Eine weitere Bohrung 50 führt von dem Schlitz 49 in Radialrichtung nach innen durch das Balg-Zwischenstück 39 hindurch und steht mit dem einen Ende einer biegsamen Rohrleitung 51 in Verbindung. Die Rohrleitung 51, welche um den Balg 38 spiralförmig herumgewunden sein kann, steht an ihrem anderen Ende mit einer Hilfsbohrung 52 in Verbindung, welche durch den Unterlegring

- 16 909836/0887

hindurchgeführt ist und sich zu einem Ringschlitz 53 hin öffnet, welcher an dem inneren Ende des Unterlegringes 30 ausgebildet ist. Mehrere längsbohrungen 54 sind durch den feststehenden Dichtring 29 hindurchgeführt und stehen jeweils an ihren inneren Enden mit Bogennuten 54a in der Dichtfläche 55 des feststehenden Dichtringes 29 in Verbindung. Wie insbesondere aus Pig. 2 zu ersehen, sind sechs solcher Bohrungen 54 und Bogennuten 54a angemessen, obwohl diese Anzahl nach Wunsch verändert werden kann. Wenn unter Druck stehendes Schmiermittel in die Gewindeanschlußöffnung 47 eingeleitet wird, gelangt es durch die Bohrung 48, den Ringschlitz 49, die Bohrung 50, die biegsame Rohrleitung 51 und in die Bohrung 52 innerhalb des unterlegringes 30, von da wiederum durch die Bohrung 52 in den Ringschlitz 53 in dem Unterlegring und von diesem durch die Bohrungen 54 in die Sogennuten 54a. Das zur Schmierung dienende Strömungsmittel strömt auf diese Weise fc in den Raum zwischen der Dichtfläche 55 des feststehenden Dichtringes 29 und der Dichtfläche 56 des umlaufenden Dichtringes 19, wodurch der feststehende Dichtring 29 in Axialrichtung von dem umlaufenden Dichtring 19 weggedrückt wird und Strömungsmittel über die Dichtflächen 55 und 56 strömt und diese schmiert. Auf diese Weise wird durch Einspritzen eines unter Druck stehenden Strömungsmittels vermittels der zusätzlichen Einspritzvorrichtung in die Gewindeanschlußöffnung 47 unter Druck stehendes Strömungsmittel auf die zueinander umlaufenden Dichtflächen 55 und

909836/0887 - 17 -

56 des feststehenden und des umlaufenden Dichtringes aufgebracht und die Dichtflächen werden mit Schmiermittel versorgt.

Der umlaufende Dichtring 19 stellt gleichzeitig auch einen Pumpring dar und ist vorzugsweise als Wärmeschranke ausgebildet, welche die Menge des (im allgemeinen heißen) Strömungsmittels, das von der Stopfbüchsenkammer in den Raum um die Dichtringe und die diesen zugeordneten Vorrichtungen einströmt, begrenzt. Wie das hier dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, ist der umlaufende Dichtring 19 mit einer Reihe von Schaufeln 57 auf seinem Umfang versehen, die vorzugsweise an der Seite des Ringes hin offen sind, welche die Dichtfläche 56 darstellt. Diese Schaufein

57 erstrecken sich in Axialrichtung nicht ganz über den Dichtring 19» sondern bilden eine Schulter 58, welche den Zufluß von heißem Strömungsmittel von der Stopfbüchsenkammer -abhält und daher als eine Wärmeachranke für die Pumpflüssigkeit wirkt. Die Schulter 58 erstreckt sich in Radialrichtung nach außen bis zu einer Stelle, welche sich unmittelbar in der Nähe des inneren Umfanges des Flansches 37 befindet und welche den Zufluß von heißem Strömungsmittel von der Stopfbüchse 12 abhält, dabei als Wärmeschranke zwischen der Stopfbüchse 12 und dem Dichtungshohlraum 67 dient und von dem Dichtungshohlraum 67 fast alles heiße Strömungsmittel von der Stopfbüchse 12 bis auf einen kleinen Teil abhält. Bei der Drehung des umlaufenden Dicht-

909836/0887 - 18 -

ringes 19 entsteht eine Pumpwirkung, durch welche das Strömungsmittel aus dem Dichtungshohlraum hinausgedrückt wird, wobei die durch die Schulter 58 gebildete Wärmeschränke die Pumpwirkung im wesentlichen auf den Dichtungshohlraum begrenzt.

Der Plansch 37 weist eine Ringnut 59 auf seinem inneren umfang auf, die mit den Pumpschaufeln 57 (und ggf. mit

^ Vorrichtungen, die als Wärmeschranke dienen und in die Ringnut 59 eingesetzt sind, um das in dieser befindliche Strömungsmittel durch den Auslaß für die Pumpvorrichtung zu leiten) ausgerichtet ist. Von der Ringnut 59 erstreckt sich eine Bohrung 60 ganz allgemein in Radialrichtung nach außen und steht mit einer Gewindeanschlußöffnung 61 in dem Flansch 37 in Verbindung. Auf diese Weise kann das von den Schaufeln des Pump- oder Dichtringes 19 gepumpte Strömungsmittel durch die Ringnut 59 nach außen in die Bohrung 60 befördert werden und durch die Gewindeanschluß-

™ öffnung 61 nach außen gelangen.

Vorzugsweise ausgerichtet mit den Dichtflächen 56 und 55 des Ringe 19 bzw. 29 ist eine Ei τι 1 aßausnehmung 62 an ihrem unteren oder in Radialrichtung innenliegenden Ende, an welchem sie auf das Gebiet trifft, welches sich oberhalb und unmittelbar neben den aneinanderliegenden und zueinander komplementären Dichtflächen 55 und 56 befindet. Die Einlaßausnehmung 62 ist an ihrem äußeren Ende mit einer Gewindeanschlußöffnung 63 verbunden, durch welche ein-

909836/0887 - 19 -

tretendes Strömungsmittel in die Einlaßausnehmung 62 gelangen und an den Außenflächen der Dichtungen in unmittelbarer Nähe der zueinander umlaufenden Sichtflächen abgegeben werden kann. Genaugenommen wird das Strömungsmittel in der Regel auf der (in der Zeichnung) linken Seite des Dichtringes 29 an diesen abgegeben, da die Pumpschaufeln 57 ansonsten bewirken würden, daß das abgekühlte Strömungsmittel wiederum durch die Bohrung 60 abgeführt wird, wenn die Abgabe des Strömungsmittels oberhalb der Schaufeln erfolgen würde. Ein Abzweigeinlaß 62a ist mit der Einlaßausnehmung 62 verbunden und gibt abgekühltes, zur Schmierung dienendes Strömungsmittel in das (in Pig. 1 der Zeichnungen) rechte Ende des Dichtungshohlraums 67 ab, so daß eine bessere Verteilung der Kühlflüssigkeit erfolgt und diese die anderen, innerhalb des Dichtungshohlraumes befindlichen Komponenten kühlt. Eine solche Anordnung ist an sich bekannt.

Ein Wärmeaustauscher 64, der von bekannter Ausführung sein kann, ist auf seiner Einlaßseite vermittels einer Rohrleitung 65 mit der Gewindeanschlußöffnung 61, und an seiner Auslaßseite vermittels einer Rück- oder Abgabeleitung 66 mit der Gewindeanschlußöffnung 63 verbunden. Auf diese Weise kann Strömungsmittel vermittels der Pumpschaufeln 57 an dem umlaufenden Dichtring 19 durch die Bohrung 60, die Gewindeanschlußöffnung 61, die Rohrleitung 65, durch den Wärmeaustauscher 64 und durch die Rückleitung

909836/0887 -20-

wiederum in die Gewindeanschlußöffnung 63, die Einlaßausnehmung 62 (und den Abzweigeinlaß 62a) zu den Dichtringen 19 und 29 und in den Dichtungshohlraum 67 gepumpt werden, die Dichtringe und den Dichtungshohlraum kühlen und schmieren, wobei das Strömungsmittel auf seinem Durchgang durch den Wärmeaustauscher 64 abgekühlt wird. Dieser Strömungsmittelkreislauf durch den Wärmeaustauscher entspricht mehr oder weniger bekannten Ausführungen und ist normalerweise bei Betrieb der Pumpe in Tätigkeit.

In der Rück- oder Abgabeleitung 66 oder mit dieser verbunden ist ein Entlüftungsventil 68 angeordnet, das sich vorzugsweise in der Bähe des Auslasses des Wärmeaustauschers befindet. Der Zweck dieses Entlüftungsventils wird noch erläutert. Mit der Rückleitung 66 ist außerdem eine Abzweigleitung 69 verbunden, in welcher sich ein Elektromagnetventil 70 und ein zweites Entlüftungsventil befinden. Die Abzweigleitung 69 ist an der Abgabeseite mit der Gewindeanschlußöffnung 47 verbunden. Eine Hebenstromleitung 72 ist mit der Abzweigleitung 69 zwischen dem Elektromagnetventil 70 und der Rückleitung 66 verbunden und dient im geöffneten Zustand dazu, Strömungsmittel um das Elektromagnetventil 70 herum wieder in die Abzweigleitung 69 zurückzuführen. Ein Ventil 73, das vorzugsweise ein von Hand betätigtes Ventil ist, ist in der ffebenstromleitung 72 angeordnet und dient dazu, diese Mebenstromleitung 72 für den Durchfluß von Strömungsmittel zu öffnen oder zu schließen.'

909836/0887 -21-

Das Elektromagnetventil 70 wird durch ein Relais 75 geöffnet, welches durch die elektrischen Leitungen 76 und mit dem Elektromagnetventil 70 verbunden ist. Das Relais 75 ist seinerseits durch die elektrischen leitungen 79 und 80 mit einem Anlaßschalter 78 verbunden. Das Relais 75 der hier verwendeten Ausführung soll von einem Typ sein, der durch einen Druckschalter gesteuert werden und "bei Erregung durch den Anlaßschalter 78 das Elektromagnetventil 70 öffnen oder schließen kann» Ein solches Relais ist ohne weiteres im Handel erhältlich und benötigt daher keine Beschreibung an dieser Stelle. Der Anlaßschalter 78 ist durch die elektrischen Leitungen 81 und 82 mit dem Motor A verbunden. Eine (nicht dargestellte) Spannungsquelle ist mit dem Motor und anderen Vorrichtungen in der bekannten Weise verbunden, so daß eine Betätigung des Anlaßschalters 78 den Motor A und das Relais 75 unter Spannung setzt.

Das Relais 75 ist auch mit einem druckbetätigten Schalter verbunden, der hier kurz "Druckschalter" 83 genannt werden soll. Die Verbindung zwischen dem Relais 75 und dem Druckschalter 83 erfolgt vermittels der elektrischen Leitungen 84 und 85. Der Druckschalter besteht aus einem handelsüblichen Gerät und soll normalerweise geschlossen sein, wenn der Druck in dem Strömungsmittelsystem nicht dazu ausreicht, den Schalter zu öffnen. Dadurch wird das Relais 75 in einen Zustand versetzt, in welchem

- 22 909836/0887

es das Ventil 70 öffnen kann, wenn der Anlaßsehalter "betätigt und an Spannung gelegt wird. Wie aus Pig. 1 zu ersehen, ist das Pumpenlaufrad C an seiner Auslaßseite mit einem Kessel oder einer anderen Vorrichtung 86 verbunden, in welche das Laufrad über die Rohrleitung 87 Strömungsmittel oder Flüssigkeit einpumpt. Der Druckschalter 83 ist mit der Auslaßseite der Pumpe, d.h. mit der Hohrleitung 87 verbunden, so daß in der Rohrleitung befindlicher Druck den Schalter 83 betätigen kann.

Am Pumpeneinlaß befindet sich eine Strömungsmittelquelle, die einen Druck aufweist. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel besteht diese Quelle aus einer Kondensatpumpe 88, deren Auslaßrohrleitung 89 in an sich bekannter Weise mit dem Pumpeneinlaß verbunden ist. Die Kondensatpumpe soll dazu verwendet werden, einen Druck zu erzeugen und die Pumpe und das hydraulische System mit Strömungsmittel zu füllen, auch wenn das Pumpenlaufrad C nicht in !Tätigkeit ist und stillsteht. Dieses Strömungs-™ mittel steht normalerweise unter einem Druck, der jedoch nicht dazu ausreicht, den Druckschalter 83 zu öffnen und das Ventil 70 zu schließen. Es ist hierzu vielmehr erforderlich, daß das Pumpenlaufrad C zum Öffnen des Schalters 83 den vorbestimmten Arbeitsdruck erzeugt, damit dann auch das Relais 75 seinerseits das Elektromagnetventil 70 schließen kann. Bei Kesselspeisepumpen, für welche sich dieses System besonders gut eignet, kann beispielsweise ein Druck von vielleicht 70 at (1000 Pfund)

909836/0887

- 23 -

erforderlich, sein, um den Druckschalter 83 zu öffnen und damit das Ventil 70 zu schließen.

Es soll nun kurz auf die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anlauf-Schmiervorrichtung eingegangen werden. Wenn die Pumpe aufgestellt und in ein Pumpsystem eingebaut worden ist, steht der Einlaß des Pumpenlaufrades C mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Strömungsmittels in Verbindung, beispielsweise mit einer Kondensatpumpe 88, welche ein zu pumpendes Strömungsmittel unter erhöhtem Druck liefert. Die Bedienungsperson öffnet dann das Ventil 68 und läßt Strömungsmittel in die Pumpenkammern, die Stopfbüchsenkammer 12, um die Außenseite der Dichtungen, der Bälge usw. herum und in den Pumpenhohlraum 67 einströmen. Wenn diese Räume mit Strömungsmittel gefüllt worden sind, kann das Strömungsmittel weiter durch die Rohrleitungen 65 und 66 strömen und den Wärmeaustauscher 64 füllen, wodurch sämtliche eingeschlossene Luft durch das Entlüftungsventil 68 nach außen gedrückt wird. Wenn das Entlüftungsventil 68 dann geschlossen und das Ventil 73 in der Ifebenstromleitung, sowie das Entlüftungsventil 71 geöffnet werden, kann das Strömungsmittel durch diese Rohrleitungen in die Abzweigleitung, die Gewindeanschlußöffnung 47, die Bohrung 48, den Ringschlitz 49, die Bohrung 50, die biegsame Rohrleitung 51, die Hilfsbohrung 52, den Ringschlitz 53, die Längsbohrung 54 und durch die Bogennut 54a zu den Dichtflächen 55 und 56 gelangen.

909836/0887 - 24 -

Dieses Strömungsmittel verdrängt sämtliche in dem zusätzlichen Aufladesystem eingeschlossene Luft durch das Ventil 71 nach außen.

Dann kann das Ventil 71 geschlossen werden, wobei ein kleiner Leckfluß von Schmiermittel über die Dichtflächen 55 und 56 auftritt, bis die Bedienungsperson bereit ist, das System in Betrieb zu setzen. Dieser Leckfluß erfolgt von dem Abschnitt des Dichtungshohlraumes, der in Radialrichtung innerhalb des Dichtringes 29, des Unterlegringes 30 und des Balges 38 liegt, und verläuft zwischen dem Balg-Zwischenstück 39 und der Mutter 20 hindurch zu der freien Atmosphäre. Bevor jedoch das System in Betrieb genommen wird, werden das Ventil 73 und die Nebenstromleitung 72 geschlossen. Wenn der Motor A gestartet wird, befindet sich die Flüssigkeitskupplung B normalerweise im Ausrückzustand. Bei Betätigung des Anlaßschalters 78 beginnt der Motor A sich zu drehen und das Relais 75 öffnet das Elektromagnetventil 70, welches seinerseits einen Strömungsmittelfluß von dem Wärmeaustauscher 64 durch die Rohrleitung 69 und die angeschlossenen Rohrleitungen zu den Dichtflächen 55 und 56 der Dichtringe 29 bzw. 19 gestattet, diese schmiert und in einen geeigneten Arbeitszustand versetzt. Während der Laufzeit des Motors A, in welcher die Puapenwelle 13 noch nicht ihre volle Umlaufge-

schwindigkeit erreicht hat, bleibt das Elektromagnetventil 70 geöffnet. Wenn jedoch die Flüssigkeitskupplung B

909836/0887 -25-

betätigt wird und den Motor A mit der Welle 13 verbindet, beginnt der Druck in der Pumpe sich aufzubauen. Wenn dieser Druck einen vorbestimmten Wert erreicht hat, bei welchem die Dichtflächen 55 und 56 normalerweise ohne Hilfsschmierung durch den zusätzlichen Aufladekreis geschmiert werden, wird ein druckbetätigter Schalter 83 betätigt und das Relais 75 gestattet, daß sich das Elektromagnetventil 70 schließt und damit den zusätzlichen Aufladekreis von dem Schmiersystem trennt.

Bei dieser Anordnung werden die Dichtflächen 55 und unabhängig von der Anschaltzeit des Motors A geschmiert, so daß die Welle 13 bei ihrem Anlaufen keine überdurchschnittliche Reibung auf den Dichtflächen 55 und 56 hervorrufen kann.

Das in Einzelheiten dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel kann abgeändert und weiter ausgestaltet werden, ohne daß dabei der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

- Patentansprüche : -

909836/0887

Claims

Patentansprüche ι

1. Anlauf-Schmiervorrichtung für eine mechanische Dichtung , insbesondere in der Kombination mit einer Pumpe, die zum Pumpen eines unter Druck stehenden Strömungsmittels dient, einer umlaufenden Welle, einer an der Welle angeordneten Dichtung, einer Antriebsmaschine für die Welle und Vorrichtungen zur Inbetriebnahme der Antriebsmaschine, gekennzeichnet durch, einen zusätzlichen Aufladekreis (65» 66), der zum Zuführen des in der Pumpe (C) befindlichen Strömungsmittels zu der Dichtung (19,29) dient, eine Vorrichtung (70), die durch Betätigung einer weiteren Vorrichtung (78) für die Inbetriebnahme der Antriebsmaschine (M) Strömungsmittel von der Pumpe zu der Dichtung zuführen kann, und durch eine selbsttätige, druckbetätigte Vorrichtung (83), die zur Sperrung des zusätzlichen Aufladekreises und zur Unterbrechung der Zufuhr von Strömungsmittel von der Pumpe durch den zusätzlichen Aufladekreis dient, wenn in der Pumpe ein vorbestimmter Druck erreicht worden ist.

2. Anlauf-Schmiervorrichtung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zueinander komplementär ausgebildete, sich gegenüberliegende und zueinander umlaufende Dichtflächen (55, 56), und der zusätzliche Aufladekreis eine Strömungsmittelleitung (69)

909836/0887

- 27 -

mit einem druekbetätigten Ventil (70) aufweist, das durch die Vorrichtungen zur Inbetriebnahme der Antriebsmaschine betätigt werden und Strömungsmittel von der Pumpe unmittelbar zwischen die Dichtflächen einspritzen kann, bis der Druck des gepumpten Strömungsmittels einen vorbestimmten Wert erreicht.

3. Anlauf-Schmiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckschalter (83) vorgesehen ist und durch einen Druck in den Steuervorrichtungen für die Pumpe das Ventil (70) betätigen und den zusätzlichen Aufladekreis außer Betrieb setzen kann.

909836/0887