DE202006011223U1 - Leckageüberwachungsbehälter für eine Dichtungsanordnung mit Sperrfluidvorlage sowie visuelles Leckageüberwachungssystem - Google Patents

Abstract

Leckageüberwachungsbehälter für eine Dichtungsanordnung mit Sperrfluidvorlage, mit Ein- und Auslassstutzen (14, 15) für das Sperrfluid und wenigstens einer visuellen Füllstandsanzeige in Gestalt einer longitudinal ausgerichteten, über longitudinal voneinander beabstandeten ersten Verbindungspassagen (18, 19) mit dem Inneren des Behälters (10) verbundenen, wenigstens bereichsweise durchscheinenden Schauglasanordnung (16) an der Aussenseite des Behälters, dadurch gekennzeichnet, dass die Schauglasanordnung (16) durch wenigstens eine zweite Verbindungspassage (20) mit dem Inneren des Behälters an einer longitudinal zwischenliegenden Stelle zwischen den ersten Verbindungspassagen (18, 19) verbunden ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Leckageüberwachungsbehälter für eine Dichtungsanordnung mit Sperrfluidvorlage sowie ein visuelles Leckageüberwachungssystem.
• Die Erfindung betrifft insbesondere die visuelle Leckageüberwachung bei einer doppeltwirksamen Gleitringdichtungsanordnung mit Sperrfluidvorlage, bei der die Dichte des Sperrfluides sich von der des abzudichtenden Fluids unterscheidet und beide Fluide nicht miteinander ohne Weiteres mischbar sind, wie beispielsweise Benzin als abzudichtendes Fluid einerseits und ein Glykol-Wasser-Gemisch als Sperrfluid andererseits.
• Doppeltwirksame Gleitringdichtungsanordnung mit Sperrfluid- oder Quenchvorlage sind bekannt, vgl. z.B. Burgmann, ABC der Gleitringdichtung, Selbstverlag 1988, S. 186. Die Sperrfluid- oder Quenchvorlage wird zur Überwachung des Leckagezustandes der Gleitringdichtungsanordnung bei einem Druck gehalten, der niedriger als der Druck des abzudichtenden Fluides ist, so dass die Leckage stets in den Dichtungsraum der Gleitringdichtungsanordnung erfolgt. Dieser Zustand wirkt sich auf die Füllstandshöhe an einem Vorrat an Sperrfluid in einem Thermosiphonbehälter aus und kann mittels eines wie eine kommunizierende Röhre wirkenden Schauglases beobachtet und überwacht werden. Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass diese Art der Überwachung zu erheblichen Fehleinschätzungen führen kann, wenn sich das Sperrfluid und das abzudichtende Fluid nicht vermischen und zudem das leichtere abzudichtende Fluid dazu neigt, im Behälter zu verdunsten. Unter diesen Umständen können Kondensate aus den Verdunstungsprodukten eine Füllstandsanzeige am Schauglas vortäuschen, die sich deutlich von der tatsächlichen Füllstandshöhe im Behälter unterscheidet. Andererseits verbietet sich häufig aus konstruktiven Gründen eine vereinfachte Lösung dieses Problems in Gestalt einer schlitzförmigen Öffnung in der Behälterwand mit Glasabdeckung.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leckageüberwachungsbehälter und ein Leckageüberwachungssystem zu schaffen, die unter Beachtung der konstruktiven Einschränkungen im Aufbau des Behälters eine genaue visuelle Bestimmung der jeweils herrschenden Füllstandshöhe bei nicht mischbaren Fluiden der vorgenannten Art mit unterschiedlichen Dichten und damit eine zuverlässige Bestimmung des Betriebszustandes der damit ausgestatteten Dichtungsanordnung ermöglichen.
• Diese Aufgabe wird gemäss einem Aspekt der Erfindung durch einen Leckageüberwachungsbehälter mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Ein Leckageüberwachungssystem gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung zeichnet sich durch die Merkmale des Anspruches 4 aus. Weitere mit der Erfindung erzielte Vorteile und Wirkungen werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform ersichtlich.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
• 1. in teilweise schematisierter Ansicht ein visuelles Leckageüberwachungssystem gemäss einer Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einer längsgeschnitten dargestellten doppeltwirksamen Gleitringdichtungsanordnung, und
• 2 in einer teilweise geschnittenen Ansicht einen Leckageüberwachungsbehälter für das Leckageüberwachungssystem gemäss 1.
• Obschon ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung die Abdichtung von Benzin oder Benzinabkömmlingen als Fluid mit einer geringeren Dichte als die einer Sperrfluidvorlage in Gestalt eines Glykol-Wasser-Gemisches ist, versteht es sich, dass die Erfindung auf dieses spezielle Anwendungsgebiet nicht beschränkt ist. Die Erfin dung kann vielmehr vorteilhaft immer dann zum Einsatz kommen, wenn sich das abzudichtende Fluid mit einem Sperrfluid nicht oder nicht ohne Weiteres vermischen lässt und das abzudichtende Fluid eine geringere Dichte als die des Sperrfluides hat, so dass sich in einem Behälter das leichtere Fluid vom schwereren trennen und auf letzterem absetzen wird. Obschon die Erfindung ferner nachfolgend in Verbindung mit einer doppeltwirksamen Gleitringdichtungsanordnung beschrieben wird, ist sie hierauf nicht beschränkt, sondern kann erfolgreich auch bei einer einfachwirksamen Gleitringdichtungsanordnung mit Sperr- oder Quenchfluidvorlage sowie anderen Dichtungsanordnungen mit einer derartigen Vorlage, zum Beispiel gänzlich oder teilweise basierend auf Lippen- oder Labyrinthdichtungen zum Einsatz kommen.
• Unter Bezugnahme auf 1 umfasst die gezeigte doppeltwirksame Gleitringdichtungsanordnung ein paar axial voneinander beabstandete Gleitringdichtungen 1, 2 mit jeweils einem Paar zusammenwirkender Gleitringe 3, 5 bzw. 3', 5', von denen jeweils einer stationär an einem Gehäuse 4 gehalten und der andere zur gemeinsamen Drehung mit einer auf einer Welle aufgesetzten Buchse 6 vorgesehen ist. Die Gleitringdichtungen 1, 2 begrenzen axial zwischen sich einen nach aussen abgedichteten Dichtungsraum 7, in den ein Sperr- oder Quenchfluid über eine Einlasspassage 8 ein- und eine Auslasspassage 9 herausgeführt werden kann, die beide im Gehäuse 4 ausgebildet sind. Eine der beiden Gleitringdichtungen 1, 2, die in 1 auf der linken Seite gezeigte Gleitringdichtung 1 ist dem abzudichtenden Fluid (Produkt) zugewandt und schafft eine Abdichtung zwischen einem Produktraum P und dem Dichtungsraum 7, während die andere, in 1 rechtsseitige und mit dem Bezugszeichen 2 versehene Gleitringdichtung dazu dient, den Dichtungsraum 7 gegenüber der Aussenumgebung U abzudichten. Im Übrigen ist der Aufbau von doppeltwirksamen Gleitringdichtungsanordnungen in so genannter back-to-back oder face-to-face Anordnung grundsätzlich bekannt, so dass sich eine nähere Erläuterung erübrigt.
• Wie 1 weiter zeigt, ist erfindungsgemäss ein Leckageüberwachungsbehälter vorgesehen, der das allgemeine Bezugszeichen 10 trägt und mit weiteren Details in 2 gezeigt ist.
• Der Leckageüberwachungsbehälter 10 umfasst einen rohrförmigen zylindrischen Hauptabschnitt 11 mit einer geeigneten longitudinalen Erstreckung und mit oberen und unteren Endabschnitten 12, 13, die den Hauptabschnitt 11 endseitig verschliessen. Nahe dem unteren Endabschnitt 13 wird die Umfangswand des Hauptabschnittes 11 von einem Auslassstutzen 14 und an einer geeigneten zwischenliegenden longitudinalen Stelle zwischen den Endabschnitten 12, 13 von einem Einlassstutzen 15 durchsetzt. Der Auslassstutzen 15 ist mit der Einlasspassage 8 und der Einlassstutzen 15 mit der Auslasspassage 9 der Gleitringdichtungsanordnung verbunden.
• Über eine Einfüllöffnung (nicht gezeigt) kann in den Behälter 10 ein Sperrfluid, zum Beispiel ein Glykol-Wasser-Gemisch bis zu einer gewünschten Füllstandshöhe eingefüllt werden. Dabei wird gleichzeitig der Dichtungsraum 7 der Gleitringdichtungsanordnung mit dem Sperrfluid vollständig gefüllt. Der Sperrfluidaustausch zwischen dem Behälter 10 und Dichtungsraum 7 kann durch Zwangszirkulation zum Beispiel mittels einer Fördergewindepumpe (nicht gezeigt) oder nach dem so genannten Thermosyphonsystem erfolgen, wie es beispielsweise in Burgmann ABC der Gleitringdichtung, Selbstverlag 1988, Seite 241, näher beschrieben ist.
• Erfindungsgemäss wird im Dichtungsraum 7 ein Druck des Sperrfluids aufrechterhalten, der kleiner als der Druck des abzudichtenden Fluides ist und grösser oder gleich dem Atmosphärendruck sein kann. Das Fluid im Dichtungsraum 7 kann beispielsweise unter dem Gefälledruck der Fluidmenge im Behälter 10 stehen. Dadurch wird einerseits sichergestellt, dass eine eventuelle Leckage längs der produktseitigen Gleitringdichtung 1 stets vom Produktraum P in den Dichtungsraum 7 erfolgt, während andererseits eine Leckage längs der atmosphärenseitigen Gleitringdichtung 2 zur Atmosphäre U hin erfolgen wird.
• Wie in 2 ferner zu sehen ist, umfasst der Behälter 10 eine allgemein mit 16 bezeichnete Schauglasanordnung zur visuellen Überwachung der Fluidflüllstandshöhe im Behälter 10. Die Schauglasanordnung 16 umfasst eine an der Aussenseite des Behälterhauptabschnitts 11 in longitudinaler Richtung sich erstreckende Glasröhre 17 mit oberen und unteren Endbereichen. Am oberen Endbereich ist das Innere der Glasröhre 17 über eine Verbindungspassage 18 und am unteren Endbereich über eine Verbindungspassage 19 mit dem Inneren des Behälters 10 verbunden. Die Verbindungspassagen 18, 19 stehen in einem geeigneten longitudinalen Abstand voneinander, der der Distanz zwischen einer maximal oberen und einer minimal unteren Füllstandshöhe angepasst ist. In Bezug auf die Füllstandshöhe im Behälter 10 verhält sich die Schauglasanordnung 16 wie ein kommunizierendes Röhrensytem.
• An einer Stelle zwischen den oberen und unteren Verbindungspassagen 18, 19 ist eine weitere Verbindungspassage 20 vorgesehen, die das Innere der Glasröhre 17 mit dem Inneren des Behälters 10 zusätzlich an einer longitudinal zwischenliegenden Stelle der Glasröhre 17 verbindet. Die Lage der Einmündungsstelle der zweiten Verbindungspassage 20 definiert die maximale Ausgangsfüllstandshöhe, bis zu der der Behälter mit Sperrfluid zu Anfang des Betriebs befüllt werden darf. Darauf zu achten ist, dass die Ausgangsfüllstandshöhe die Mittellinie der Einmündungsstelle der zweiten Verbindungspassage 20 nicht überschreitet. Eine angenommene Ausgangsfüllstandhöhe F_A ist in 2 durch eine gestrichelte Linie angedeutet.
• In 2 ist eine Betriebsfüllstandshöhe F_B angedeutet, die sich zu einem bestimmten Betriebszeitpunkt einstellen kann, wenn sich im Behälter 10 sowohl ein Vorrat an Sperrfluid als auch eine Menge an abzudichtendem Fluid in Folge einer Leckage längs der produktseitigen Gleitringdichtung 1 angesammelt hat. Das Sperrfluid ist mit S und die damit nicht mischbare Leckage mit L bezeichnet.
• Das wie vorerwähnt aufgebaute Leckageüberwachungssystem funktioniert wie folgt:
  Zu Beginn des Betriebes der doppeltwirksamen Gleitringdichtungsanordnung wird der Dichtungsraum 7 und der Behälter 10 mit dem Sperrfluid, zum Beispiel Glykol-Wasser-Gemisch bis zu der Füllstandshöhe F_A oder darunter gefüllt und stellt die Bedienungsperson an der Glasröhre 17 eine ebensolche Füllstandshöhe fest. Diese Stelle kann entweder anhand einer an der Glasröhre angebrachten Skala abgelesen oder mit einem Farbstift oder dergleichen markiert werden. Im Laufe des Betriebs der Gleitringdichtungsanordnung wird sich längs der produktseitigen Gleitringdichtung 1 eine gewisse je nach dem Betriebszustand der Gleitringdichtung 1 mehr oder weniger grosse Leckage an abzudichtendem Fluid einstellen, da zwischen dem Produktraum P und dem Dichtungsraum 7 ein Druckgefälle herrscht. Die durch die Leckage vergrösserte Fluidmenge im Dichtungsraum 7 wird über die Verbindungen 9, 15 in den Behälter 10 verdrängt, so dass dessen Füllstandshöhe ansteigt und sich eine Betriebsfüllstandshöhe F_B im Behälter und dank der erfindungsgemässen Massnahme auch in der Glasröhre 17 einstellen wird. Die erhöhte Füllstandshöhe F_B und die visuell erfassbare Schichtung des leichteren abzudichtenden Fluid auf dem schwereren Sperrfluid liefert dem Bedienungspersonal einen Hinweis über die Beschaffenheit der Gleitringdichtung 1. Wenn die Betriebsfüllstandshöhe F_B ein zulässiges Mass überschreitet, zeigt dies einen Zustand der Gleitringdichtung 1 an, bei der eine Wartung erforderlich ist.
• Die weitere Verbindungspassage 20 stellt sicher, dass in der Glasröhre 17 stets die gleiche Füllstandshöhe F_B wie im Behälter angezeigt wird. Würde die Verbindungspassage 20 fehlen, so würde das abzudichtende Fluid mit der geringeren Dichte je nach Temperatur mehr oder weniger stark verdunsten und die Gasphase über die obere Verbindungspassage 18 in die Glasröhre 17 gelangen und dort kondensieren. Es würde sich dadurch in der Glasröhre 17 eine Menge an flüssigem abzudichtenden Fluid ansammeln und eine Füllstandshöhe simulieren, die nicht mit derjenigen im Behälter übereinstimmt. Durch die weitere Verbindungspassage 20 kann das Kondensat in der Glas röhre 17 zurück in den Behälter abfliessen. Es wird dadurch eine Übereinstimmung zwischen der Füllstandshöhe im Behälter und der Anzeige an der Glasröhre 17 geschaffen.
• Das erfindungsgemässe Leckageüberwachungssystem ermöglicht ferner auch eine Überwachung des Betriebszustandes der atmosphärenseitigen Gleitringdichtung 2, indem aus einer zeitlichen Konstanz der Betriebsfüllstandshöhe F_B im Behälter 10 oder sogar einem Absinken dieser Füllstandshöhe geschlossen werden kann, dass längs der atmosphärenseitigen Gleitringdichtung 2 eine Leckage aus dem Dichtungsraum 7 an die Aussenumgebung U stattgefunden hat, so dass Wartungsarbeiten an der atmosphärenseitigen Gleitringdichtung 2 erforderlich werden.
• Wenn erwünscht, kann zusätzlich zu der vorbeschriebenen visuellen Leckageüberwachung eine davon unabhängige Alarmeinrichtung zum Ansprechen auf bestimmte vorgegebene obere und untere Füllstandshöhen im Behälter vorgesehen sein. Dazu können z.B. Ultraschallsensoren dienen, die auf bestimmte Füllstandshöhen an der Glasröhre 17 (oder im Behälter 10) ansprechen und zum Beispiel ein akustisches Alarmsignal auslösen, sobald die Grenzwerte über- bzw. unterschritten werden. Wenn erwünscht, können längs der Glasröhre 17 weitere zusätzliche Verbindungspassagen 20 vorgesehen sein, wenn eine longitudinal verlängerte Glasröhre 17 zur Vergrösserung des Beobachtungsbereiches gewünscht ist. Mit einer ähnlichen Zielsetzung können auch mehrere an longitudinal unterschiedlichen Stellen des Behälters C befindliche Schauglasanordnungen 16 vorgesehen sein. Obschon dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann am oberen Endabschnitt 12 des Behälters 10 eine mit einem Druckentlastungsventil versehene Auslassöffnung vorgesehen sein, über die ausserdem ein Abfackeln von verdunsteten leichteren Fluid vorgenommen werden kann.

Claims (7)

1. Leckageüberwachungsbehälter für eine Dichtungsanordnung mit Sperrfluidvorlage, mit Ein- und Auslassstutzen (14, 15) für das Sperrfluid und wenigstens einer visuellen Füllstandsanzeige in Gestalt einer longitudinal ausgerichteten, über longitudinal voneinander beabstandeten ersten Verbindungspassagen (18, 19) mit dem Inneren des Behälters (10) verbundenen, wenigstens bereichsweise durchscheinenden Schauglasanordnung (16) an der Aussenseite des Behälters, dadurch gekennzeichnet, dass die Schauglasanordnung (16) durch wenigstens eine zweite Verbindungspassage (20) mit dem Inneren des Behälters an einer longitudinal zwischenliegenden Stelle zwischen den ersten Verbindungspassagen (18, 19) verbunden ist.
2. Leckageüberwachungsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schauglasanordnung (16) wenigstens eine Röhre (17) aus durchsichtigem Material umfasst.
3. Leckageüberwachungsbehälter nach Anspuch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Ventileinrichtung zum Einhalten eines bestimmten Druckes im Behälter.
4. Visuelles Leckageüberwachungssystem für eine Dichtungsanordnung mit Sperrfluidvorlage, mit einem mit dem Sperrfluid befüllbaren Leckageüberwachungsbehälter (10) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dessen Einlassstutzen (15) mit einem Auslass (9) und Auslassstutzen (14) mit einem Einlass (8) einer die Sperrfluidvorlage enthaltenden Dichtungskammer (17) der Dichtungsanordnung verbunden ist, so dass das Sperrfluid zwischen der Dichtungskammer (17) und dem Behälterinneren zirkulierbar ist, wobei die maximale Ausgangsfüllstandshöhe (F_A) des Sperrfluidvorrats im Behälter (10) im Wesentlichen mit der Position der Einmündungsstelle der zweiten Verbindungspassage (20) in das Behälterinnere übereinstimmt.
5. Leckageüberwachungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung ein Paar zwischen sich die Dichtungskammer (17) axial einschliessender Dichtungseinrichtungen umfasst, von denen wenigstens die mit dem abzudichtenden Fluid beaufschlagbare Dichtungseinrichtung eine Gleitringdichtung (1) ist.
6. Leckageüberwachungssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrfluid eine grössere spezifische Dichte als die des abzudichtenden Fluids hat und mit dem abzudichtenden Fluid nicht mischbar ist.
7. Leckageüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Alarmeinrichtung zum Ansprechen auf eine Füllstandshöhe im Behälter ober- bzw. unterhalb bestimmter Grenzwerte.