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Die Erfindung betrifft eine rotierende Verdrängerpumpe mit Weichpackungsabdichtung, insbesondere zur Förderung von mit Feststoffen durchsetzten Fördermedien, mit einem in einem Förderraum positionierten Paar synchron angetriebener Rotoren, jeweils ein Rotor angeordnet auf jeweils einer Welle mit jeweils einer Rotationsdrehachse und mit einer in einem Dichtungsraum positionierten Weichpackungsdichtung, umfassend ein Spannelement und mindestens einen Weichpackungsring mit einer Mittelebene und einer axialen Breite.
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Eine solche rotierende Verdrängerpumpe mit zwei Rotoren, die im Rahmen dieser Ausführungen auch als Rotationskolben angesprochen sind, ist bekannt durch die
DE 10 2007 036 714 B4 . Dort wird eine Drehkolbenpumpe mit einer Wellenabdichtung für den Einsatz von einphasigen, aber auch für zweiphasige, mit Feststoffen durchsetzte Fördermedien gezeigt. Diese Wellenabdichtung ist als eine Gleitringdichtung in einem Cartridgegehäuse ausgebildet. Die Gleitringdichtung ist bei einer Drehkolbenpumpe im Dichtungsraum angeordnet und trennt somit den Förderraum vom restlichen Pumpenaufbau. Weitere Bauarten von zweiwelligen rotierenden Verdrängerpumpen der eingangs beschriebenen Art sind beispielsweise Schraubenspindelpumpen.
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In der Praxis ist der Einsatz von Gleitringdichtungen für zweiwellige rotierende Verdrängerpumpen weit verbreitet. Die benannte Dichtungsart hat sich insbesondere wegen ihrer sehr geringen Leckageraten als Einsatzstandard für rotierende Verdrängerpumpen etablieren können (vgl. Prof. Dr.-Ing. Müller, H.K; Dr. Nau, B.S.: Fachwissen Dichtungstechnik, www.fachwissen-dichtungstechnik.de, August 2016, Kapitel 11, S.3, Z.1ff.). Allerdings ist auch bekannt, dass Gleitringdichtungen, unabhängig von der Art der Spannungsaufbringung am rotierenden Ring durch O-Ring oder Federnpakete, einen wesentlichen Nachteil aufweisen: So sind Gleitringdichtungen - je nach konstruktivem Aufbau - im erhöhten Maße anfällig gegen Störmedien wie Feststoffe im Dichtungsraum. Ein bekanntes Problem haben Gleitringdichtungen beim Fördern von Medien mit langfaserigen Feststoffbestandteilen, beispielsweise Gras oder Haaren, welche sich um den Gleitring wickeln, diesen zur Seite drücken und dabei den Dichtspalt öffnen. Gelangen kleinere, abrasive Feststoffbestandteile wie Sand in die Dichtung, kommt es zum zeitnahen Totalausfall der Dichtung.
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Aus der Praxis sind auch weitere Dichtungstypen bekannt, die für rotierende Verdrängerpumpen eingesetzt werden, wie Lippendichtringe für einfache Abdichtungsfälle oder Weichpackungsdichtungen, auch als Stopfbuchspackungen benannt, für Abdichtungen gegen Fördermedien mit Feststoffdurchsatz. Packungsdichtungen gelten durch ihr einfaches Dichtungsprinzip dabei als besonders robust und unempfindlich gegenüber abrasiven Feststoffen, wie zum Beispiel Sandkörnern. Die zum Abdichten eingesetzten Weichpackungen, in der Regel Gelege oder Geflechte aus robusten Materialien, wie beispielsweise Aramidfaser, sind abriebbeständig gegenüber diesen Feststoffpartikeln. Zudem sorgt der konstruktive Aufbau der Weichpackungen dafür, dass schädigende Feststoffanteile sich in das Material der Weichpackung einlagern können, ohne Schaden anzurichten oder die dichtende Funktion zu beeinträchtigen. Solche Vorteile können bei Gleitringdichtungen aufgrund ihres konstruktiven Aufbaus nicht erreicht werden, da dort am Dichtspalt eine rein metallische Paarung der Dichtpartner eingesetzt wird. Somit eignen sich Weichpackungsdichtungen besonders gut für den Einsatz von Fördermedien mit abrasiven Feststoffanteilen, insbesondere wegen der unterschiedlichen Materialpaarung am Dichtspalt und aufgrund des einfachen konstruktiven Aufbaus.
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Stopfbuchspackungen bestehen aus mehreren Weichpackungsringen, die axial durch ein mechanisches Spannelement, der so genannten Stopfbuchsbrille, in einem Dichtungsgehäuse verspannt werden. Die hinter der Stopfbuchsbrille angeordneten Weichpackungselemente werden durch die ringförmig wirkende und axial aufgebrachte Spannung verpresst, sodass das Material in radialer Richtung ausweicht und eine Dichtfläche zwischen der Weichpackung und der Welle ausbildet. Diese Umlenkung des Spanndrucks von axiale in radiale Richtung ist unzulänglich und somit der Grad der Verpressung schlecht kontrollierbar, sodass folglich die Dichtheit der Weichpackungsdichtung stark von den Werkstoffeigenschaften des Weichpackungsmaterials abhängt.
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Bekannte Packungsdichtungen gelten zwar als besonders robust, kostengünstig und einfach im konstruktiven Aufbau, weisen jedoch auch höhere Leckageraten auf als Gleitringringdichtungen, da die Weichpackungsringe der Packungsdichtung aufgrund ihrer Materialeigenschaften nicht trockenlaufen dürfen und die Dichtfläche zwischen Weichpackung und rotierender Welle somit von einem konstanten Schmierfilm durchsetzt sein muss. Auch muss die Stopfbuchsbrille regelmäßig manuell nachgespannt werden, um die Dichtheit der Weichpackung zu garantieren. Das korrekte Maß des Nachstellens der Stopfbuchsbrille ist aufgrund der in [0005] beschriebenen Druckumlenkung schwer einzustellen. Bei einer zu hohen Packungsspannung kann es beim Einsatz auf rotierenden Wellen schnell zu einer Überhitzung der Weichpackung durch Trockenlauf kommen (vgl. O.M.A.C. Srl. Pumpen: Drehkolbenpumpen. Prospekt Ed. 04/02). Der Trockenlauf einer Packungsdichtung ist grundsätzlich zu vermeiden, um einer Beschädigung der rotierenden Welle durch Einlaufen der Weichpackung in die Welle entgegen zu wirken. Befindet sich wiederum zu wenig Spannung auf der Weichpackung, findet ein erhöhter Leckageaustritt statt und die Packungsdichtung dichtet nicht mehr ausreichend.
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Lösungsansätze zum Ausgleich der in [0006] benannten Nachteile von Packungsdichtungen sind bereits bekannt. Durch die
DE 29 01 474 A1 ist eine selbstkühlende mechanische Dichtung bekannt, welche ein Wärmeableitungssystem aufzeigt, beispielsweise bestehend aus Isolierringen zwischen den einzelnen Weichpackungsringen und einer erzeugten Luftkühlung an der Außenoberfläche des Dichtungsgehäuses. Zwar wird eine Lösung zur Kühlung einer Packungsdichtung vorgeschlagen, jedoch wird beim Betrieb der bekannten Packungsdichtungsbauweise weiterhin eine kritisch hohe Wärmemenge erzeugt, die die konstante Schmierung der Weichpackung gefährdet und bis zum Trockenlauf der Dichtung führen kann.
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Weiterhin werden in der
DE 903 878 B und auch in der
EP 0 607 473 B1 eine Stopfbuchspackung insbesondere für rotierende Wellen für unterschiedliche Anwendungsgebiete gezeigt, welche die Trockenlaufgefahr durch eine Neigung der Einbaulage der Packungsringe zur Drehachse der Rotationswellen verringert. Durch die Neigung der Packungsringe zur Drehachse soll die Schmierungszufuhr an die Dichtfläche durch die stete Rotation der Wellen verbessert werden. Die vorgeschlagenen Packungsdichtungen sind jedoch weiterhin trockenlaufgefährdet und wartungsintensiv, da die mechanische Spannung der Stopfbuchsbrille bei falscher Nachspannung durch den unerfahrenen Pumpenbetreiber schnell zu einer in [0006] beschriebenen Wellenbeschädigung oder zum Funktionsversagen der Dichtung führen kann.
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Für den Einsatz bei oszillierenden Verdrängerpumpen ist durch die
DE 88 14 480 U1 wiederum eine Abdichteinheit für Kolbenpumpen bekannt, welche durch eine radiale Spannung der Weichpackung die Wartung und Druckjustierung einer bekannten Stopfbuchspackung vereinfachen möchte. Dabei wird auf mechanische Spannelemente, wie eine Stopfbuchsbrille, verzichtet und diese durch eine hydraulische radial angeordnete Spanneinheit ersetzt. Diese bringt die flächige Druckbeaufschlagung der Weichpackung ohne Kraftumlenkung direkt radial auf und benötigt nur eine einmalige Einstellung des Flächendrucks. Allerdings ist die beschriebene Bauart nur für hin- und hergehende Bewegungen geeignet, beispielsweise die einer Kolbenstange, da dabei stets eine flüssigkeitsbenetzte und kalte Oberfläche unter dem Packungssitz, also der Dichtfläche, herfährt. Für rotierende Wellen ist die beschriebene Dichtungsbauart nicht ohne weiteres geeignet, da die Kühlung und Schmierung der Dichtfläche durch die wenngleich zwar rotierende, aber in axialer Richtung dennoch stationäre Welle nicht gewährleistet werden kann. Die Dichtfläche zwischen Weichpackungssitz und rotierender Welle wird immer an der gleichen axialen Stelle erzeugt und findet durch den konstanten Eingriff nicht die Möglichkeit einer Abkühlung. Stattdessen findet eine konstante Reibungserzeugung statt, die schnell zum Trockenlauf mit den unter [0006] dargestellten Schäden führen kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt vor dem Hintergrund des vorstehend diskutierten Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Weichpackungsabdichtung für den Einsatz in rotierenden Verdrängerpumpen vorzuschlagen, welche auch bei hohen Drehzahlen beim Verpumpen von abrasiven Feststoffanteilen im Fördermedium eingesetzt werden kann und konstruktiv eine kompakte Bauweise aufweist.
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Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch eine rotierende Verdrängerpumpe mit einer Weichpackungsabdichtung der eingangs benannten Art, bei der wenigstens ein Weichpackungsring bezüglich seiner Mittelebene in einem Winkel zur Drehachse angeordnet ist, wobei die axiale Komponente des Winkels mindestens der axialen Breite eines Weichpackungsringes entspricht, und wobei die Packungsspannung senkrecht zur Drehachse wirkt und zum Erzeugen der Spannung in radialer Richtung ein elastischer Dichtring vorgesehen ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der rotierenden Verdrängerpumpe mit Weichpackungsabdichtung werden erzielt durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 2 bis 4.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Packungsdichtung für rotierende Verdrängerpumpen weist verschiedene Vorteile gegenüber bisherigen Ausgestaltungen von Weichpackungsdichtungen für rotierende Verdrängerpumpen nach dem Stand der Technik auf. Ein wesentlicher Vorteil ist dabei eine kontrollierte und justierbare Druckerzeugung, sodass eine Anpassung der Dichtungsverhältnisse an die jeweilige Betriebssituation der rotierenden Verdrängerpumpe vorgenommen werden kann. Die Weichpackungsdichtung benötigt dabei einen Flächendruck, der höher ist als der anstehende Betriebsdruck, um eine Dichtheit zwischen Förderraum und dem übrigen Pumpenraum garantieren zu können.
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Die nach Art der Erfindung beschriebene Druckerzeugung ist dabei besonders vorteilhaft, da auf eine Umlenkung der Druckspannung von axiale in radiale Richtung verzichtet wird. Durch Einsatz eines elastischen Dichtringes, positioniert auf dem zumindest einen Weichpackungsring, wird konstruktiv eine rein radial wirkende Packungsspannung realisiert. Ein solcher Dichtring ist hinsichtlich seiner in radialer Richtung wirkenden erzeugten Spannung skalierbar. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird hierfür ein hydrostatischer Druck eingesetzt, typischerweise dauerhaft bereitgestellt durch ein Speicherelement. Die fehlende Druckumlenkung - wie bei einer bekannten mechanischen Vorspannungserzeugung üblich - hat zur Folge, dass eine geringere Vorspannkraft als bisher benötigt wird, um dieselbe Dichtheit wie bei bisher marktüblichen Packungsdichtungen zu erzeugen. Die Spannung am hydrostatischen Spannelement kann auf eine Mindestspannung reduziert werden und sorgt daher für verminderte Reibungsverhältnisse an der Dichtfläche und eine verlängerte Lebensdauer der Packungsdichtung.
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Die Justierbarkeit der erfindungsgemäßen Weichpackungsdichtung und die Kontrollierbarkeit der erzeugten Druckverhältnisse wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3 beschrieben. So wird als Spannelement der Weichpackungsringe ein elastischer Dichtring zur Positionierung der Packungsringe vorgesehen. Um eine Justierbarkeit des Druckes zu realisieren und die bisher bei mechanischen Spannelementen benötigte Nachstellung des Spanndruckes zu vermeiden, wird der elastische Dichtring mit einem Druck beaufschlagt, beispielsweise einem hydrostatischen Druck, welcher die Spannungsverhältnisse am Dichtspalt justierbar macht und die eingestellten Verhältnisse dauerhaft aufrecht erhält. Die Beaufschlagung des elastischen Dichtring mit hydrostatischem Druck soll über ein Speicherelement erfolgen, was die konstruktive Einbindung der erfindungsgemäßen Packungsdichtung in einen Hydraulikkreislauf erspart. Das hydrostatische Speicherelement kann beispielsweise als Hydrospeicher oder Federspeicher ausgeführt werden. Die vereinfachte Justierbarkeit der erfindungsgemäßen Weichpackungsdichtung ermöglicht eine schnelle und vornehmlich präzise Anpassung des Dichtungsverhältnisse an die vorliegenden Betriebszustände der Verdrängerpumpe beziehungsweise der Anlage. Eine stete Nachjustierung wie bei mechanischen Spanneinrichtungen ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nicht mehr nötig und verringert die Fehleranfälligkeit sowie auch die Ausfallwahrscheinlichkeit der Weichpackungsdichtung.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Weichpackungsdichtung wird in Anspruch 4 beschrieben. Um die Wartungsfreundlichkeit für den Pumpenbetreiber zu erhöhen, soll die Weichpackungsdichtung mit einer Verschleißanzeige ausgestattet sein. Die Verschleißanzeige zeigt den nahenden Wechsel der Weichpackungsringe an und ermöglicht so eine zeitliche Ablaufplanung für die Einbettung des Wechsels in den Pumpenanlagenbetreibungsplan. Auch können durch eine Verschleißanzeige die Wartungsintervalle an der Packungsdichtung ermittelt werden und gegebenenfalls die eingestellten Druckverhältnisse an der Dichtung optimiert werden. Die Verschleißanzeige kann beispielsweise als Manometer oder Stift gestaltet werden.
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Ein Hauptproblem bekannter Packungsdichtungen für rotierende Wellen beziehungsweise rotierende Verdrängerpumpen wird gelöst durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung. Durch die Druckbeaufschlagung einer Dichtfläche zwischen Weichpackungsringen und der rotierenden Welle bildet sich eine stete Reibungs- bzw. Wärmeerzeugung an der Dichtfläche aus. Diese Wärme kann bei bekannten Lösungen kaum abgeführt werden, sodass Weichpackungsdichtungen bei rotierenden Wellen bisher nur im niedrigen Drehzahlbereich einsetzbar sind. Erfindungsgemäß wird eine Neigung des Weichpackungssitzes zur Drehachse der rotierenden Welle vorgeschlagen nach Anspruch 1 in Kombination mit einem im Dichtungsraum angeordneten Kühl- und Schmierungsreservoir nach Anspruch 5, welches auf der dem Förderraum abgewandten Seite der Weichpackungsdichtung angeordnet ist. Dieses Kühlungsreservoir kann durch ein Flüssigkeitsreservoir direkt hinter der erfindungsgemäßen Packungsdichtung ausgebildet sein. Dadurch ist die Weichpackungsdichtung beidseitig von Flüssigkeitsmedien umgeben: Der Flüssigkeit aus dem Kühlreservoir und der Fördermedium. Durch die Schrägstellung der Packung wird eine beliebige Stelle auf der Welle im Laufe einer Wellenrotation immer wieder abwechselnd von Kühlmedium und dichtendem Packungsmaterial überfahren. Durch das stete Überfahren mit dem Kühlmedium können bereits erwärmte Bauteile, wie die rotierende Welle, gekühlt werden. Die Weichpackung wiederum fährt immer wieder über eine geschmierte Oberfläche auf der Welle, sodass ein Trockenlauf der Packungsdichtung vermieden wird. Bedingt dadurch, dass die Packungsdichtung von zwei Seiten von Flüssigkeit umgeben ist, kann dieser Kühlungsvorgang auf beiden Seiten der Weichpackungsringe stattfinden. Durch die optimierte Wärmeabfuhr wird nicht nur die Lebensdauer der Packung erhöht, sondern auch der bisherige Einsatzbereich auf einen deutlich höheren Drehzahlbereich ausgeweitet. Für ein Optimum zwischen Kühlung und Schmierung sollte die axiale Komponente des Neigungswinkels, Charakteristikum der Neigung des Weichpackungssitzes zur Rotationsachse, in seiner Größe circa einem Drittel bis einer Hälfte der axialen Gesamtlänge des Weichpackungssitzes entsprechen. Eine genaue Einstellung des Optimums ist jedoch abhängig vom Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Dichtung. Die erfindungsgemäße Packungsdichtung ist somit sehr vielseitig einsetzbar und bietet eine sehr effektive Dichtungsalternative zur Förderung von Fluiden mit Feststoffversatz.
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Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Ausgestaltung den Vorteil, dass durch das Verzichten auf eine mechanische Spannvorrichtung und die Schrägstellung des Packungssitzes diese - neben allen bisher benannten Vorteilen - deutlich kürzer baut als nach dem Stand der Technik bekannte Packungsdichtungen und somit kompakte Einbaumaße mindestens in der Dimension einer Gleitringdichtung erreicht werden. Da insbesondere bei rotierenden Verdrängerpumpen mit zwei Wellen wenig Raum für den Einbau einer Dichtungseinheit zur Verfügung steht, ist die erfindungsgemäße kompakt bauende Packungsdichtung eine Alternative zu eingesetzten Gleitringdichtungen, welche resistent gegen abrasive Feststoffanteile ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Erfindung wird in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt. Die Größenverhältnisse und Ausgestaltung der dargestellten Elemente entsprechen nicht immer den realen Verhältnissen, da einige Formen zur vereinfachten Veranschaulichung schematisch dargestellt sind.
- 1: 1 zeigt schematisch den exemplarischen Aufbau einer zweiwelligen rotierenden Verdrängerpumpe.
- 2: 2 zeigt den Aufbau einer Weichpackungsdichtung mit mechanischer Spannvorrichtung nach dem Stand der Technik in einer Schnittansicht.
- 3: 3 zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Packungsdichtung für rotierende Verdrängerpumpen in einer Schnittansicht.
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Die schematische Darstellung in 1 zeigt den generellen Aufbau einer zweiwelligen rotierenden Verdrängerpumpe, hier beispielhaft vom Typ der Drehkolbenpumpe. Es zeigt ein Paar Rotationskolben 6, also den Rotoren, auf je einer Rotationswelle mit Drehachse 7. Die Rotationswellen sind im Fall der Drehkolbenpumpe als Antriebswelle 5 und Synchronwelle 4 bekannt. Die Rotationskolben 6 sind in einem Pumpengehäuse 13 angeordnet und bilden dort einen Förderraum 1 aus, in dem das Verpumpen des Fördermediums stattfindet. Ebenfalls auf den Wellen 4, 5 ist eine Zahnradpaarung in einem Getrieberaum 2 angeordnet. Um den Getrieberaum 2 mit Getriebeöl vor dem Eindringen verunreinigender Feststoffe beziehungsweise Substanzen aus dem Fördermedium frei zu halten, wird zwischen dem Förderraum 1 und dem Getrieberaum 2 ein Dichtungsraum 3 angeordnet, welcher den Getrieberaum 2 vom Förderraum 1 trennt.
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2 zeigt eine nach dem Stand der Technik bekannte Weichpackungsdichtung mit mechanischer Spannvorrichtung in einer Schnittansicht. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 gekennzeichnet. Gezeigt ist im rechten Teil der Schnittansicht der Förderraum 1 einer rotierenden Verdrängerpumpe mit einem Rotationskolben 6 auf einer Welle 4,5 mit Drehachse. Eine Abgrenzung zum restlichen Raum der rotierenden Verdrängerpumpe wird durch einen Dichtraum 3 mit einer Abdichtung geschaffen, hier eine Weichpackungsdichtung nach dem Stand der Technik. Angeordnet ist die Weichpackungsdichtung im Pumpengehäuse 13. Die Weichpackungsringe 8 werden in Gruppierungen von zwei oder mehreren Ringen in eine Aussparung des Pumpengehäuses 13 eingelegt und mit einer Stopfbuchsbrille 14 gegen das Pumpengehäuse 13 angelegt. Die Abdichtung wird durch Verpressen der Weichpackungsringe 8 durch eine mechanische Spannvorrichtung 15 erreicht. Durch die Stopfbuchsbrille 14 und mechanische Spannvorrichtung 15, hier als Verschraubung ausgeführt, wird der Vorspanndruck axial erzeugt und durch das Aufpressen der Weichpackungsringe 8 in radialer Richtung gegen die jeweilige Welle 4, 5 verpresst. Somit findet eine Kraftumlenkung von axiale in radiale Richtung statt. Auch gezeigt wird das Fenster im Pumpengehäuse 13 im linken Teil der Schnittansicht, welches den Zugang zum manuellen Nachstellen der mechanischen Spannvorrichtung 15 ermöglicht. Optional kann ein Sperrkammerring 16 zwischen einzelnen Gruppierungen von Weichpackungsringen 8 vorgesehen werden.
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In der 3 wird die erfindungsgemäße Packungsdichtung für rotierende Verdrängerpumpen in einer Schnittansicht gezeigt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 und 2 gekennzeichnet. Da die Einbausituation auf den beiden Wellen, also der Antriebswelle 5 und der Synchronwelle 4, die gleiche ist, wurde auf die Darstellung der zweiten Welle 4, 5 verzichtet. Wie in 2, erkennt man im rechten Teil der Schnittansicht den Förderraum 1 mit dem auf den Wellen 4, 5 montierten Rotationskolben 6. Ebenfalls erkennbar ist der Dichtungsraum 3, der den Förderraum 1 vom restlichen Teil der rotierenden Verdrängerpumpe abtrennt und das Eindringen des Fördermediums in andere Bereiche der Pumpe verhindert. Die erfindungsgemäße Weichpackungsdichtung zur Erfüllung dieser Aufgabe ist in einer Aussparung im Pumpengehäuse 13 angeordnet. Es wird eine Gruppierung von Weichpackungsringen 8 durch einen elastischen Dichtring 9 vorgespannt und in radialer Richtung auf die Welle 4, 5 angepresst. Durch diese erfindungsgemäße Lösung findet keine Umlenkung der Druckspannung statt und das Spannelement 15 liegt in einer Ebene mit der Dichtungsfläche zwischen Weichpackungsringen 8 und der Welle 4, 5. Der Spanndruck des Dichtrings wird hydrostatisch erzeugt und durch ein Speicherelement 10 aufrechterhalten. Somit besteht das hydrostatische Spannelement 15 in diesem Ausführungsbeispiel aus dem Dichtring 9 und dem Speicherelement 10. Das Speicherelement 10 kann beispielsweise als Hydro- oder Federspeicher ausgeführt werden, hier gezeigt als Federspeicher. Jedes Speicherelement 10 wird mit einer Verschleißanzeige 11 ausgestattet: Bei der Wahl eines Federspeichers wird diese vorzugsweise als mechanische Anzeige ausgeführt, hier als Wegdifferenz s, und bei der Wahl eines Hydrospeichers wird eine Verschleißanzeige 11 als Manometer bevorzugt. Die Verschleißanzeige 11 an der Speicherzufuhr zeigt das Ende des Lebenszyklus der Dichtung an. Sollte eine Nachjustierung des Spanndruckes der Weichpackungsdichtung benötigt werden, beispielsweise durch wechselnde Betriebszustände in der Pumpenanlage, kann dies am Speicherelement 10 eingestellt werden, sodass kein ausgespartes Fenster im Pumpengehäuse 13 zum manuellen Nachstellen der Weichpackungsringe 8 mehr vorgesehen werden muss wie bei Weichpackungsdichtungen nach dem Stand der Technik in 2.
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Um eine stete Kühlung und Schmierung der erfindungsgemäßen Weichpackungsdichtung zu garantieren, zeigt
3 die Neigung des Weichpackungssitzes zur Rotationsachse
7. Die Neigung wird als Winkel α definiert und ist dabei abhängig von der axialen Breite b der gewählten Weichpackungsringe
8, da die Neigung des Packungssitzes α immer so gewählt werden sollte, dass die axiale Komponente B des Winkels α immer größer ist als die axiale Breite b des eingesetzten Weichpackungsringes
8. Dies sollte so dimensioniert werden, um eine stete Flüssigkeitszufuhr aus dem Schmier- und Kühlungsreservoir
12 zum Packungssitz realisieren zu können. Durch die Schräglage wird ein Teil der dichtenden Weichpackungsringe
8 durch die Flüssigkeitszufuhr gekühlt und geschmiert nach der bereits in [0017] beschriebenen Art und Weise. Gelangt ein dichtender Abschnitt der Weichpackungsringe
8 über die flüssigkeitsbenetzte Stelle auf der rotierenden Welle
4,
5, überfährt dieser eine gekühlte und geschmierte Stelle. Um diese Kühlung und Schmierung immer garantieren zu können, wird über die nachfolgende Gleichung der Neigungswinkel α des Packungssitzes zur Rotationsachse
7 ins Verhältnis gesetzt zur axialen Breite b und Durchmesser d eines eingesetzten Weichpackungsringes
8:
wobei B ≥ b.
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Der Neigungswinkel α ist in 3 besonders gut anhand der Neigung der Mittelebene M der Weichpackungsringe 8 gegenüber der Rotationsachse 7 zu erkennen. Ein Optimum zwischen Kühlungs- und Schmierungseffekt stellt sich ein, wenn die Größe des Neigungswinkels α sich anhand der axialen Gesamtlänge L des Weichpackungssitzes orientiert. Dabei sollte die Größe der axialen Komponente B des Neigungswinkels α circa einem Drittel bis einer Hälfte der axialen Gesamtlänge L des Weichpackungssitzes entsprechen, jedoch nicht größer sein als diese.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Förderraum
- 2
- Getrieberaum
- 3
- Dichtungsraum
- 4
- Synchronwelle
- 5
- Antriebswelle
- 6
- Rotationskolben bzw. Rotoren
- 7
- Rotationsdrehachse bzw. Drehachse
- 8
- Weichpackungsring
- 9
- Dichtring
- 10
- Speicherelement
- 11
- Packungsverschleißanzeige
- 12
- Kühl- und Schmierflüssigkeitsreservoir
- 13
- Pumpengehäuse
- 14
- Stopfbuchsbrille
- 15
- Spannvorrichtung
- 16
- Sperrkammerring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007036714 B4 [0002]
- DE 2901474 A1 [0007]
- DE 903878 B [0008]
- EP 0607473 B1 [0008]
- DE 8814480 U1 [0009]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Prof. Dr.-Ing. Müller, H.K; Dr. Nau, B.S.: Fachwissen Dichtungstechnik, www.fachwissen-dichtungstechnik.de, August 2016, Kapitel 11, S.3, Z.1ff. [0003]
