DE2320205A1

DE2320205A1 - Vorrichtung zum zufuehren von sperroel zu den wellendichtungen von hochdruckschleudergeblaesen beim versagen der sperroelversorgungsanlage

Info

Publication number: DE2320205A1
Application number: DE2320205A
Authority: DE
Inventors: Costantino Vinciguerra
Original assignee: Nuovo Pignone SpA
Current assignee: Nuovo Pignone SpA
Priority date: 1972-04-24
Filing date: 1973-04-19
Publication date: 1973-11-08
Also published as: BE797919A; DK140319B; DK140319C; IT959643B; NL7305398A; JPS4941919A; IE39412B1; JPS549723B2; FR2182454A5; IE39412L; GB1371009A; US3887195A; LU67467A1

Description

NUOVO PIGHTOHE S.p.A., Pirenze, Italien

betreffend

Vorrichtung zum Zuführen von Sperröl zu den Wellendichtungen

γόη Hochdruok-Schleudergebläsen beim Versagen der Sperrölversorgungsanlage

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die als Ho chdruck-ölakkumulator sowie als Regler für den hohen Brück des Öls zur Wirkung kommt, die insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit den Wellendichtungen von Hochdruck-Sohleudergebläsen geeignet ist, und die zum Gebrauch auf gleicher Höhe mit dem Gebläse angeordnet wird.

Die mit den höchsten bis jetzt angewendeten Pörderdrücken arbeitenden Schleudergebläse, wie sie z. B» bei der Ammoniak-, Harnstoff- oder Methanolsynthese benutzt werden, liefern einen Druck im Bereich von etwa 400 bis 600 bar, und ihre Läufer sind an ihren Enden mit Wellendichtungen ausgerüstet, die mit einer Sperrölfüllung arbeiten. Bei diesen Wellendichtungen wird ein Sperröl einer mittleren Zone der Wellendichtung unter einem Druck zugeführt, der etwas höher ist als der Druck des Gases, gegenüber welchem eine Abdichtung bewirkt werden soll, so daß kein Druckgas über die Wellendichtung entweichen kann. Die zugeführte Sperrölmenge

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wird dann in zwei Teilmengen unterteilt, von denen die eine wegen des geringen Druckunterschiedes sehr klein ist und im Inneren des Gebläses weitergeleitet wird, während die andere Teilmenge auf der Außenseite des Gebläses weitergeleitet wird.

Bei diesen Wellendichtungen müssen zwei Hauptforderungen erfüllt werden, d. h„, das Sperröl muß stets unter einem Druck stehen, der etwas höher ist als der Druck des Gases, gegenüber dem eine Abdichtung bewirkt werden soll, und für den Fall, daß die Pumpen zum Zuführen des Sp err Öls versagen, muß ein Druckölakkumulator dafür sorgen, daß weiterhin den Wellendichtungen Sperröl während der gesamten Auslaufzeit des Gebläses von einer oder zwei Minuten zugeführt wird; dieser Druckölakkumulator ist bezogen auf die Strömungsrichtung vor dem Sperrölkreis angeordnet.

In Fig« 1 und 2 sind zwei auf bekannte Weise ausgebildete, mit einem Sperröl arbeitende Anordnungen dargestellt.

Bei der in Mg«. 1 gezeigten Anordnung sind zwei parallel geschaltete ölförderpumpen 1 vorhanden, die das Sperröl über ein Rückschlagventil 2 zu einer mittleren Zone einer Wellendichtung 3 des Läufers 4 eines Schleudergebläses 5 sowie zu einer Ölakkumulatorkammer 6 fördern, der in seinem oberen Teil einen Beutel 7 aus Gummi enthält, welcher mit öl gefüllt ist und in Verbindung mit einer zweiten Kammer 8 steht, die ihrerseits gemäß Fig» 1 an eine Zone 9 angeschlossen ist, in der sich das Gas befindet, gegenüber dem eine Abdichtung bewirkt werden soll» Die Standhöhe des Öls in der Kammer 8 wird durch eine Regeleinrichtung 10 mit einem Beipaßventil 11 konstant gehalten. Wenn die Pumpen ein eine zu große Menge des Sperröls fördern, bewirkt das geförderte Öl, daß der Gummibeutel 7 zusammengedrückt wird, woraufhin der ölspiegel in der Kammer 8 ansteigt, woraufhin der Standhöhenregler 10 zur Wirkung kommt, um das Beipaßventil 11 zu öffnen. Umgekehrt

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wird das Beipaßventil 11 geschlossen, sobald die Pumpen 1 eine zu geringe Menge des "Sperröls fördern, so daß der Ölspiegel in der Kammer δ absinkt. Wird beim Versagen der Pumpenanlage das Gebläse stillgesetzt, bewirkt dann der Ölakkumulator 6, daß weiterhin der Wellendichtung während der gesamten Auslaßzeit Sperröl zugeführt wird; hierbei verhindert das Rückschlagventil 2, daß dieses zugeführte Sperröl zu den Pumpen zurückströmt. Der Gummibeutel 7 bildet eine Trennfläche zwischen dem Sperröl und dem in der Kammer 8 vorhandenen Öl, das durch das Gas verunreinigt sein kann, gegenüber dem es eine Abdichtung bewirkt, und mit dem es in Berührung kommt. Infolgedessen enthält das Sperröl Gasspuren, wodurch die Wirksamkeit der Abdichtung beeinträchtigt wird« Bei der Anordnung nach Pig. 1 sind die Kammern 6 und 8 in einer Höhe h von 4 bis 5 η über den Wellendichtungen des .Gebläses angeordnet, so daß der erforderliche Druckunterschied zwischen dem Sperr— öl und dem zurückzuhaltenden Gas gewährleistet ist.

Bei der in Fig. 2 dargestellten bekannten Anordnung, bei der Teile, die derjenigen nach Fig. 1 entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind, wird dagegen der Druck des Öls durch ein Beipaßventil 12 geregelt, das auf den in der Kammer 9 herrschenden Druck dea Gases anspricht, das zurückgehalten werden soll. Die Ölakkumulatorkammer 13, die ebenfalls in einer Höhe h von 4 bis 5 m über den Wellendichtungen des Gebläses angeordnet ist, um den erforderlichen Druckunterschied zwischen dem Sperröl und dem zurückzuhaltenden Gas zu gewährleisten, enthält Öl, das in Berührung mit dem Druckgas steht, und daher erscheint es als unzweckmäßig, eine solche Anordnung zu benutzen, wenn das zurückzuhaltende Druckgas mit dem Sperröl mischbar ist. Das Sperröl füllt die Kammer 13 vollständig, doch kann es nicht über die Öffnung am oberen Ende dieser Kammer entweichen, da an dieser Stelle ein Ventil 14 vorhanden ist. Im Falle einer Betriebsstörung der Pumpenanlage dient die Kammer 13 dazu, den Wellendichtungen

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während der Auslaufzeit des Gebläses Sperrölzuzuführen.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß "bei diesen bekannten Anordnungen zum Abdichten von Schleudergebläsen mit Hilfe von Sperröl die Aufgabe des Bereithaltens eines Sperrölvorrats und des Regeins des Drucks dieses ' Ölvorrats durch zwei getrennte Elemente erfüllt wird, und daß der bereitgehaltene Sperrölvorrat dadurch auf einem höheren Druck auf das zurückzuhaltende Gas gehalten wird, daß der Ölakkumulator in einer bestimmten Höhe über den Wellendichtungen angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einzigeäußerst einfache mit geringen Kosten herstellbare Vorrichtung zu schaffen, die die doppelte Aufgabe des Bereithaltens eines Sperrölvonats und des Regeins seines Drucks erfüllt, die das Sperröl von dem zurückzuhaltenden Druckgas getrennt hält, die die Erzielung einer einwandfreien Abdichtung ermöglicht und die insbesondere den erforderlichen Druckunterschied auch dann hervorruft, wenn sie auf gleicher Höhe mit den Wellendichtungen eines Gebläses angeordnet ist.

Ferner soll durch die Erfindung eine Vorrichtung der genannten Art geschaffen werden, die insbesondere geeignet ist, mit Hilfe von Sperröl Schleudergebläse abzudichten, welche nicht nur mit einem Förderdruck von 500 bis 600 bar arbeiten, sondern bei Anlagen zum Erzeugen von Polyäthylen aus Äthylen einen Druck von über 2000 bar liefern, so daß es erforderlich ist, auf das Sperröl einen Druck von über 700 bar aufzubringen«, In diesem Anwendungsfall läßt sich keine der vorstehend beschriebenen bekannten Anordnungen benutzen, denn es besteht bei der Anordnung nach Fig» I nicht die Möglichkeit, einen Behälter mit einem Gummibeutel zu konstruieren, bei welchem bei den in.Frage kommenden hohen Drücken ein zuverlässiger. Betrieb gewährleistet ist, und

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außerdem darf das zurückzuhaltende Gas nicht in Berührung mit dem Sp err öl kommen, wie es "bei der Anordnung nach Fig. 2 geschiet, denn das Gas ist "bei dem genannten hohen Druck in einem hohen Ausmaß mit dem Sperröl mischbar· Da es im Hinblick auf die hohen Betriebsdrücke erforderlich ist, einen Sperrölvorrat "bereitzuhalten, dessen Druck um mehrere "bar höher ist als der Druck des einzuschließenden Gases, müßte man den ölakkumulator in einer Höhe über den Wellendichtungen anordnen, die einem Vielfachen von IO m entspricht; dies würde im Hinblick auf das erhebliche Gewicht der Behälter zu sehrgroßen Schwierigkeiten führen, und weitere Schwierigkeiten ergeben sich aus den erheblichen Druckverlusten in den Verbindungsleitungen, die darauf zurückzuführen sind, daß die Viskosität des Öls mit steigendem Druck nach einer Exponentialkurve absteigtο

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist durch die Erfindung eine Akkumulator- und Regelvorrichtung geschaffen worden, die einen Metallzylinder von hoher Festigkeit aufweist, der durch einen Kolben in zwei Kammern unterteilt ist«; hierbei ist die vordere Kammer des Zylinders an die Kammer angeschlossen, die das zurückzuhaltende Gas enthält, während die hintere Kammer des Zylinders als Ölakkumulator zur Wirkung kommt und mit dem Sperröl gefüllt ist» Bei dieser Anordnung arbeitet die Vorrichtung als Druckregler, denn gemäß der Erfindung ist an der Rückseite des Kolbens eine Kolbenstange befestigt, die aus dem hinteren Ende des Zylinders herausragt und an dieser Stelle mit einer ringförmigen Öffnung zusammenarbeitet, die als Auslauf für des Überschüssige öl zur Wirkung kommt; diese Stange weist an ihrem freien Ende Längsnuten auf, die so profiliert sind, daß sie den Durchtrittsquerschnitt des ringförmigen Auslasses fortschreitend vergrößern, so daß eine zunehmende Ölmenge entweichen kann, wenn sich der Kolben in Richtung auf das vordere Ende des Zylinders bewegt. Schließlich kommt hierbei der Kolben

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in einer Stellung zur Ruhe, "bei der der Durchtrittsquerschnitt des Auslasses eine solche Größe hat, daß die Länge des entweichenden Öls gleich der Menge ist, um welche die zu Abdichtungszwecken benötigte ölmenge überschritten wird; sollte der Betrieb der Förderpumpen infolge einer Beschädigung oder aus anderen Gründen unterbrochen werden, so daß der hinteren Ölakkumulatorkammer des Zylinders kein weiteres Öl mehr zugeführt wird, bewegt sich der Kolben in Richtung auf das hintere Ende des Zylinders, und hierbei wird der Auslaß geschlossen, so daß die gesamte in der hinteren Kammer vorhandene ölmenge den Wellendichtungen des Gebläses während der Zeit zugeführt wird, die benötigt wird, um das Gebläse zum Stillstand zu bringen. Ferner wird der erforderliche Überdruck des Sperröls gegenüber dem Druck des zurückzuhaltenden Gases gemäß der Erfindung auch dann erzielt, wenn die Vorrichtung auf gleicher Höhe mit den Wellendichtungen angeordnet ist; dies gilt für den Fall, daß sich die wirksamen Flächen der Vorderseite und der Rückseite des Kolbens, die mit dem Druck des zurückzuhaltenden Gases bzw. dem Druck des Sperröls beaufschlagt werden, voneinander sowie von der Querschnittsfläche der Kolbenstange unterteilen, so daß es durch Wählen eines entsprechenden Querschnitts der Kolbenstange möglich ist, den Überdruck des Sperröls gegenüber dem Druck des zurückzuhaltenden Gases auf dem Sollwert zu halten.

Weiterhin verhindert der Überdruck des Sperröls im Vergleich zu dem Gasdruck, daß Gas in die hintere Ölakkumulatorkammer des Zylinders eindringt, und die gesamte kleine Sperrölmenge, die in die mit dem Gas gefüllte vordere Kammer des Zylinders gelangt, wird einer halbautomatischen Abgabeeinrichtung zugeführt, so daß eine einwandfreie Trennung zwischen dem Sperröl und dem Druckgas gewährleistet ist.

Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Einzelhei-

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ten mit anhand schematischer Zeichnungen eines- Ausführungs-"beispiels erläutert· Es zeigt:

KLg. 1 eine Darstellung einer schon beschriebenen "bekannten Anordnung zum Abdichten von Schleudergebläsen mit Hilfe von Sperrölj

Hg· 2 eine Darstellung einer schon beschriebenen zweiten bekannten Anordnung zum Abdichten von Schleudergebläsen mit Hilfe von Sperrölj

Pig. 3 eine teilweise als Schnitt und teilweise schematisch gezeichnete Darstellung einer Anordnung zum Abdichten eines Schleudergebläses mit Hilfe von Sperröl, bei der die Erfindung angewendet ist; und

4 einen vergrößerten Längsschnitt des freien Endes der Kolbenstange der Vorrichtung nach der Erfindung.

In Pig. 3 ist eine Wellendichtung 15 für den Läufer 16 eines Hochdruck-Schleudergebläses 17 dargestellt. Zu der Abdichtungsanordnung gehören zwei parallelgeschaltete Pumpen l8, die das Sperröl aus einem nicht dargestellten Behälter ansaugen und es über ein Rückschlagventil.20 und eine Rohrleitung 21 zu einer mittleren Zone 19 der Wellendichtung 15 fördern. Ein Teil des durch die Pumpen 18 geförderten Sperröls wird außerdem über eine Rohrleitung 22 einer hinteren Kammer 23 eines hochdruckfesten Metallzylinders 24 zugeführt, der gemäß der Erfindung eine doppelte Aufgabe erfüllt, d, ho, der einen Akkumulator für Sperröl bildet, und der gleichzeitig den Druck des Sperrölvorrats auf einem Wert hält, der etwas höher ist als der Druck des zurückzuhaltenden Gases, das sieh in einer Kammer 25 des Schleudergebläses 17 befindet. Die den Sperrölakkumulator bildende hintere Kammer 23 des Zylinders 24 ist durch einen Kolben 26 von einer vorderen Kam-

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mer 27 in dem Zylinder getrennt, die üter eine Rohrleitung 28 in Verbindung mit der gasgefüllten Kammer 25 steht. Der Druck des zurückzuhaltenden Gases und der Druck des Sperr— ölvorrats wirken auf die Vorderseite "bzw. die Rückseite des Korbens 26, so daß sich diese Drücke das Gleichgewicht haltern Da jedoch an der Rückseite 29 des Kolbens 26 eine Stange 30 befestigt ist, die aus dem hinteren Ende des Zylinders herausragt, ergibt sich die wirksame fläche, die durch den Druck Po des Sperröls beaufschlagt wird, als die Differenz zwischen der Querschnittsflache Sp des Kolbens und der Quer— schnittsfläche Sd der Stange 30, d. h., der Druck Po des Sperröls beaufschlagt eine Fläche (Sp - Sd), während die wirksame Fläche, die mit dem Druck Pg des zurückzuhaltenden Gases beaufschlagt wird, gleich der Querschnittsfläche Sp des Kolbens 26 ist. Wenn sich der Kolben 26 im Gleichgewichtszustand befinden soll, muß die Gleichung Po(Sp - Sd) = Pg Sp gelten; somit ist der Druck Po des Sperröls stets höher als der Druck Pg des einzuschließenden Gases, und zwar unabhängig von der Höhe, in der der Zylinder 24 gegenüber der Wellendichtung 15 angeordnet ist; infolgedessen kann man den Zylinder und die Wellendichtung auf der gleichen Höhe anordnen; der Betrag, um den der Druck des Sperröls den Druck des Gases überschreitet, ist proportional zur Querschnitt· fläche Sd der Stange 30_o

Somit läßt sich der gewünschte Betrag, um den der Druck des Sperröls den Druck des Gases überschreitet, auf einfache Weise dadurch festlegen und aufrechterhalten, daß man den Querschnitt Sd der Stange 30 an dem Kolben 26 entsprechend wählt. Der überschüssige Druck des Sperröls hält dann das einzuschließende Gas ständig von dem Sperröl getrennt, da das Druckgas daran gehindert wird, in die hintere Kammer 23 des Zylinders.24 einzutreten; die kleinen Mengen des Sperröls, die aus der hinteren Kammer 23 in die mit dem Druckgas gefüllte vordere Kammer 27 gelangen, werden über eine Rohr-

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leitung 31 einer halbautomatisehen Abgabeeinrichtung 32 zusammen mit den kleinen Sperrölmengen zugeführt, die aus der Wellendichtung 15 entweichen und in die Kammer 25 des Gebläses 17 gelangen; aus der Kammer 25 wird das entweichende Sperröl der Abgabeeinrichtung 32 über eine Rohrleitung 33 zugeführt·

Die Stange 30 des Kolbens 26 ragt aus dem Zylinder über eine ringförmige Öffnung 34 heraus, die einen Auslaß für das überschüssige Sperröl bildet, und die Stange 26 ist gemäß Eig. 4 an ihrem freien Snde mit Längsnuten 35 versehen, die so profiliert sind, daß sich der Durchtrittsquerschnitt des Auslasses und damit auch die Menge des abgegebenen Sperröls allmählich vergrößert, wenn sich der Kolben 26 gemäß Eg. 3 von rechts nach links in Richtung auf das vordere Ende des Zylinders 24 bewegt. Somit wirkt die Vorrichtung mit dem Zylinder 24 mit seiner hinteren Kammer 23 nicht nur als Akkumulator für einen Sperrölvorrat, der gewährleistet,, daß das Sperröl unter einem höheren Druck steht als das einzuschließende Gas, und zwar auch dann, wenn der Zylinder 24 auf gleicher Höhe mit der Wellendichtung 15 angeordnet ist, sondern die Vorrichtung kommt auch als Regler für den Druck des Sperröls zur Wirkung, da der Kolben 26 stets in einer Stellung angehalten wird, bei der aus dem Zylinder 24 eine Sperrölmenge abgeführt wird, die dem Überschuß gegenüber dem Sperrölbedarf entspricht. Wird die durch die Pumpenanlage 18 geförderte Sperrölmenge im Vergleich zum tatsächlichen Bedarf an Sperröl vergrößert oder verkleinert, wird der Kolben 26 auf entsprechende Weise nach links oder rechts verschoben, so daß der Durchtrittsquerschnitt des Auslasses 34 entsprechend vergrößert bzw. verkleinert wird. Wird der Betrieb der Pumpen 18 infolge einer Störung unterbrochen, so daß kein weiteres Sperröl zu der Kammer gefördert wird, verschiebt sich der Kolben 26 nach rechts, so daß der Auslaß 34 vollständig geschlossen und die gesamte

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in der hinteren Kammer 23 bereitgehaltene Sperrölmenge der Wellendichtung 15 während der Auslaufzeit des Gebläses zugeführt wird.

Da das freie Ende 36 der Kolbenstange 30 aus dem Zylinder . 24 herausragt, kann die Kolbenstange dazu dienen, die Größe des Sperrölvorrats optisch anzuzeigen und gegebenenfalls eine Warneinrichtung zu betätigen; anstelle der profilierten Nuten 35 der Kolbenstange 30 könnte man natürlich auch andere ähnliche Elemente vorsehen, die es ermöglichen, den Durchtrittsquerschnitt des Auslasses 34 fortschreitend zu vergrößern, wenn sich der Kolben 26 in Richtung auf das von der Kolbenstange abgewandte Ende des Zylinders 24 bewegt.

Ansprüche:

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Claims

ANSPRÜCHE

IJ Vorrichtung zum Sammeln eines unter hohem Druck stehenden Ölvorrats und zum Regeln des Drucks dieses Ölvorrats zur Verwendung in Verbindung mit den Wellendichtungen eines Hoelidruck-Schleudergebläses, bei dem ein Sperröl einer mittleren Zone jeder Wellendichtung durch eine Pumpenanlage unter einem Druck zugeführt wird, der höher ist als der Druck des Gases, gegenüber dem eine .Abdichtung "bewirkt werden soll, dadurch gek ennz ei ahne t _t daß zu der Vorrichtung ein hochdruckfester Metallzylinder (24) gehört, daß in diesem Zylinder ein Karben (26) gleitend geführt ist, der mit einer Stange (30) versehen ist, welche aus dem hinteren Ende des Zylinders über eine ringförmige Öffnung (34) herausragt, die einen Auslaß für in dem Zylinder enthaltenes Sperröl "bildet, daß der Kolben eine vordere Kammer (27), die in Verbindung mit einem Raum (25) steht, der mit dem zurückzuhaltenden, durch das Gebläse (17) zu fördernden Gas gefüllt ist, und eine hintere Kammer (23), die mit dem Sperröl gefüllt ist, abgrenzt, und daß der Zylinder auf gleicher Höhe mit den Wellendichtungen (15) des Gebläses angeordnet ist»

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zei chnet , daß die an dem Kolben (26) befestigte Stange (30), die ans dem hinteren Ende des Zylinders (24) über eine ringförmige Öffnung (34) herausragt, die einen Auslaß für das Sperröl bildet₉ an ihrem freien Ende (36) mit Längsnuten (35) versehen ist, deren Tiefe in Richtung auf das freie Ende der Stange zunimmt.

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3ο Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß es möglich ist, den Betrag, um den der Druck des Sperröls den Druck des zurückzuhaltenden Gases überschreitet, dadurch festzulegen, daß die Querschnittsfläche der an dem Kolben (26) befestigten Stange (30) entsprechend gewählt wirdο

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e nn ζ e i chn e t, daß das freie Ende (36) der an dem Kolben (26) befestigten Stange (30)» das aus dem Zylinder (24) über.die ringförmige Öffnung (34) herausragt, die einen Auslaß für das Sperröl bildet, eine optische Überwachung der Größe des Sperrölvorrats und die Betätigung einer Warneinrichtung ermöglicht_o

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