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Die
Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung und insbesondere eine
solche zum Abdichten der Antriebswelle einer Pumpe zum Fördern schwierig
zu handhabender flüssiger
Produkte wie Latexmilch gegenüber
der Aussenumgebung.
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Die
bisherige Praxis für
die Dichtung derartiger Produkte besteht darin, dass eine Doppelgleitringdichtungsanordnung
mit einem Paar einen Sperrfluidraum zwischen sich begrenzender Gleitringdichtungen
vorgesehen wurde. Ein in den Sperrfluidraum eingeführtes Sperrfluid,
wie Wasser oder dgl., wird unter einen solchen Druck gesetzt, dass
ein Eindringen des Produktes in den Sperrfluidraum verhindert wird.
Derartige Doppelgleitringdichtungsanordnungen haben einen komplizierten
Aufbau und sind demzufolge teuer; ausserdem erfordern sie einen
entsprechend hohen Wartungsaufwand. Ausserdem ist ihre Lebensdauer
trotz der genannten Massnahmen zum Schutz der Gleitringdichtungen
deutlich eingeschränkt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung der
eingangs erwähnten Art
mit besonderer Eignung zum Einsatz für die genannten Produkten zu
schaffen, die einen vereinfachten Aufbau haben kann und dennoch
eine erhöhte Lebensdauer
gewährleistet
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäss
durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Mit den im Anspruch 1 genannten
Mitteln kann wirksam verhindert werden, dass die genannten schwer
zu handhabenden, klebrigen oder zu Verkrustungen neigenden Produkte
beim Stillstand einer mit der Dichtungsanordnung ausgestatteten
Gerätschaft,
z.B. einer Förderpumpe,
weiterhin an der Gleitringdichtung anstehen und sich an deren Gleitflächen ablagern
oder Verkrustungen bilden können.
Ausserdem wird verhindert, dass in einer der Gleitringdichtung vorgelagerten
Fluidkammer sich das Produkt dauerhaft ablagern kann, was die für die Funktion
der Gleitringdichtung wichtige Beweglichkeit der Gleitringe beeinträchtigen
kann. Die Gleitringdichtung kann aus den genannten Gründen einen
einfachen preisgünstigen Aufbau
haben, wobei nur eine Gleitringdichtung erforderlich ist. Schliesslich
ermöglicht
die Erfindung eine Wartung der Gleitringdichtung und der Fluidkammer
in besonders einfacher Weise, indem derartige Vorgänge durchgeführt werden
können,
ohne dass die Gefahr eines Auslaufens des abzudichtenden Produktes
besteht. Bezüglich
Weiterbildungen der Erfindung kann auf die Ansprüche verwiesen werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform und der Zeichnung
näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt in längsgeschnittener
Ansicht eine erfindungsgemäss
aufgebaute Dichtungsanordnung im Zustand ihrer Montage auf einer
Welle.
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Obschon
eine bevorzugte Anwendung der Dichtungsanordnung nach der Erfindung
das Abdichten der Antriebswelle einer Förderpumpe zum Fördern von
Latex in fliessfähiger
Form, sog. Latexmilch, ist, kann die Erfindung vorteilhaft immer
dann zum Einsatz gebracht werden, wenn es gilt, zu Verstopfungen
und Verklebungen bzw. Verkrustungen neigende und daher schwierig
zu handhabende Flüssigkeiten
mittels Gleitringdichtungen abzudichten.
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Wie
in der Zeichnung dargestellt ist, umfasst die Dichtungsanordnung
ein Gehäuse,
das das allgemeine Bezugszeichen 1 trägt. Das Gehäuse 1 kann mehrteilig
ausgebildet sein und einen grundsätzlich zylindrischen Hauptabschnitt 1a (in
der Zeichnung rechtsseitig) und einen damit in geeigneter Weise verbundenen,
z.B. verschraubten Nebenabschnitt 1b umfassen. Vom Gehäuse 1 wird
aussenumfänglich eine
Spühl fluidkammer 4 begrenzt,
die innenumfänglich
durch eine auf einer Welle 2 aufgesetzte Montagebüchse 3 begrenzt
ist. Die Spülfluidkammer 4 kann in
eine im Gehäusehauptabschnitt 1a vorgesehene Hauptkammer 4a und
eine im Gehäusenebenabschnitt 1b vorgesehene
Nebenkammer 4b unterteilt sein. Die Hauptkammer 4a ist
an einem ihrer axialen Enden (in der Zeichnung rechtsseitigen Ende)
gegenüber
der bei A angedeuteten Aussenumgebung durch eine mit dem allgemeinen
Bezugszeichen 7 versehene Gleitringdichtung axial begrenzt
und abgedichtet. Der grundsätzliche
Aufbau einer Gleitringdichtung ist dem Fachmann bekannt und braucht
daher nicht näher
erläutert
zu werden.
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An
ihrem gegenüberliegenden
axialen Ende ist die Hauptkammer 4a über einen Spalt 5 mit
geringer Spaltweite mit der Nebenkammer 4b verbunden, die
ihrerseits durch eine bei 6 angedeutete Drosseldichtung
gegenüber
einem bei P angedeuteten Produktraum abgedichtet ist.
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Die
Drosseldichtung 6, die z.B in Gestalt einer engen linearen
oder zig-zack-förmig verlaufenden
Spülfluidpassage
bzw. eines engen Radialspalts (nicht gezeigt) ausgebildet sein kann,
hat eine solche Durchlassweite, dass eine gewünschte Drosselwirkung, wie
es dem Fachmann bekannt ist, erhalten wird, so dass eine Fluidströmung mit
nur begrenztem zeitlichen Durchsatz längs der Drosseldichtung 6 aus der
Nebenkammer 4b in den Produktraum P stattfinden kann. Insbesondere
ist dies dann der Fall, wenn ein in die Spülfluidkammer 4 eingeführtes Spülfluid unter
einem Überdruck
gegenüber
dem Produktdruck an der Drosseldichtung 6 ansteht. Die
Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Art der Drosseldichtung beschränkt, so
dass auch andere geeignete Drosseldichtungen zum Einsatz kommen
können.
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Das
Spülfluid
kann in die Spülfluidkammer 4 durch
einen im zylindrischen Gehäusehauptabschnitt 1a vorgesehenen
Einlass 8 von aussen, z.B. von einer äusseren Spülfluiddruckquelle eingeführt werden.
Das Spülfluid
kann, wenn erwünscht, über einen ebenfalls
im zylindrischen Gehäushauptabschnitt 1a vorgesehenen
Auslass 9 nach aussen abgeführt werden. Es kann auch vorgesehen
sein, dass ein stetiger Zu- und Abfluss an Spülfluid in bzw. aus der Spülfluidkammer 4 über die
Ein- und Auslässe 8, 9 erfolgen kann,
so dass das Spülfluid
durch die Spülfluidkammer 4 zirkuliert
wird.
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In
der Spülfluidnebenkammer 4b ist
eine Stillstandsdichtung vorgesehen, die das allgemeine Bezugszeichen 10 trägt. Obschon
andere Arten von Stillstandsdichtungen vorgesehen werden könnten, hat
bei der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung die Stillstandsdichtung eine Ausbildung, wie sie in
BURGMANN Lexikon ABC der Gleitringdichtung, Selbstverlag 1988, Seiten
232, 233 näher
beschrieben ist. Ein Merkmal einer Stillstandsdichtung ist, dass
bei Stillstand der Welle 2 eine hermetische Abdichtung
der Produktseite P der Dichtungsanordnung hergestellt werden kann.
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Die
Stillstandsdichtung 10 gemäss der bevorzugten Ausführungsform
umfasst ein balgartiges Dichtungselement 11 aus nachgiebigem
Material, das unter einem darauf aussenümfänglich ausgeübten Druck
elastisch gegen eine benachbarte Umfangsfläche der Montagehülse 3 in
dichtendem Eingriff gedrückt
werden kann. Der Betätigungsdruck wird
vorzugsweise pneumatisch oder hydraulisch über ein gasförmiges oder
flüssiges
Druckmedium aufgebracht, das über
im Gehäusenebenabschnitt 1b vorgesehene
Zuführpassagen 12 zugeführt werden
kann.
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Die
Beaufschlagung des balgartigen Dichtungselementes 11 mit
Druck ist so gesteuert, dass bei Betrieb der Welle 2 darauf
keine äusseren
Kräfte einwirken,
so dass das Dichtungselement 11 die in der Zeichnung dargestellte
Position annimmt, bei der sein innerer Umfang ausser Eingriff mit
der benachbarten Umfangsfläche
der Montagehülse 3 steht,
so dass zwischen der Drosseldichtung 6 und der Gleitringdichtung 7 eine
Fluidverbindung über
die Neben- und Hauptfluidkammern 4a, 4b vorgesehen
ist und daher bei normalem Betrieb eine geringe Menge an Produkt
in diese Kammern als auch zur Gleitringdichtung 7 gelangen
kann. Bei Stillstand der Welle 2 oder bei An- und Abfahrbetrieb
kommt die Stillstandsdichtung 10 dagegen zum Einsatz, wie
dies nachfolgend erläutert
wird.
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Die
Funktionsweise der, wie vorbeschrieben, ausgestalteten Dichtungsanordnung
ist wie folgt:
Während
des normalen Betriebes der Welle 2 verhindert die Gleitringdichtung 7 ein
Austreten des Produktes P an die Aussenumgebung A, d.h. solange
die Gleitringdichtung 7 in einem funktionsfähigen Zustand
verbleibt, indem insbesondere das dichtende Zusammenwirken der Gleit-
oder Dichtflächen
der Gleitringdichtung gewährleistet
ist. Solange sich die Welle 2 bei Normalbetrieb dreht und
damit zwischen den Gleitflächen
eine ausreichende Relativbewegung vorliegt, werden sich an den Gleitflächen die Funktion
der Gleitringdichtung 7 ggf. beeinträchtigende Produktablagerungen,
Verkrustungen etc., wie sie sich bei Stillstand der Welle an den
Gleitflächen
leicht bilden können,
nicht einstellen bzw. werden diese permanent abgetragen.
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Wenn
es gewünscht
wird, den Betrieb der Welle 2 zu beenden und im Zuge damit
die Wellendrehzahl zunächst
ein niedriges Leerlaufniveau durchläuft, wird die Stillstandsdichtung 10 zunächst mit
einem verringerten Betätigungsdruck
beaufschlagt, um den Spalt zwischen dem balgartigen Dichtungselement 11 und
der benachbarten Umfangsfläche
der Montagehülse 3 zu
verengen und damit den Zutritt von Produkt P in die Spülfluidkammer 4a zu
begrenzen, ohne dass jedoch die Stillstandsdichtung 10 in
einen vollkommen abdichtenden Eingriff mit der Montagehülse 3 gebracht
wird. Gleichzeitig wird über
den Einlass 8 ein geeignetes, in Bezug auf das abzudichtende
Produkt inertes Spülfluid,
wie Wasser, in die Spülfluidkammer 4 unter
Druck eingeleitet, so dass das in der Spülfluidkammer 4 befindliche
Produkt längs
der Stillstandsdichtung 10 und der Drosseldichtung 6 in
den Produktraum P verdrängt wird,
bis nurmehr Spülfluid
in der Spülfluidkammer 4 und
damit an der Gleitringdichtung 7 ansteht. Erst wenn dieser
Zustand erreicht ist, wird die Stillstandsdichtung 10 in
ihre endgültige
abdichtende Beziehung zur Montagehülse 3 bei stillstehender
Welle 2 gebracht, um zu verhindern, dass Produkt in die Spülfluidkammer 4 bei
ruhendem Betrieb einströmen kann.
Bei erneuter Inbetriebsetzung der Welle 2 finden diese
Abläufe
in umgekehrter Reihenfolge statt.
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Es
versteht sich, dass, obschon dies in der Zeichnung nicht gezeigt
ist, die zeitliche Steuerung der Betätigungsdruckbeaufschlagung
der Stillstandsdichtung 10 und/oder der Spülfluidzu-
bzw. -abführung
in bzw. aus der Spülfluidkammer 4 und/oder
des Drucks des Spülfluides
entsprechend Steuersignalen für
den Betrieb der Welle 2 von einer geeignete Steuereinrichtung
(nicht gezeigt) erfolgen kann.
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Darauf
hinzuweisen ist ferner, dass, wenn sich die Stillstandsdichtung 10 in
ihrer abdichtenden Beziehung zur Montagehülse 3 befindet, der
Gehäusehauptabschmitt 1a zusammen
mit der Gleitringdichtung 7 zu Wartungs- oder Austauschzwecken entfernt
werden kann, ohne dass ein Austritt von Produkt P an die Umgebung
befürchtet
werden muss.
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Die
Erfindung ermöglicht
den Einsatz einer einfach aufgebauten und damit preisgünstigen
Gleitringdichtung mit einem balgartigen Montageelement aus elastomerem
Material für
die Halterung des rotierenden Gleitringes. Es versteht sich jedoch,
dass die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist, sondern auch andere
Arten von Gleitringdichtungen zum Einsatz kommen können. Ferner
kann die Erfindung bei gasgeschmierten Gleitringen vorteilhaft sein,
um die bei solchen Dichtungen besonders empfindlichen Gleitflächen vor
schädlichen
Produkteinflüssen
zu schützen.