DE2321250A1

DE2321250A1 - Druckdichtung

Info

Publication number: DE2321250A1
Application number: DE2321250A
Authority: DE
Inventors: Albert Quincy Butler
Original assignee: Dart Industries Inc
Current assignee: Dart Industries Inc
Priority date: 1972-04-26
Filing date: 1973-04-26
Publication date: 1973-11-15
Also published as: FR2182519A5; JPS5610505B2; BE798686A; CA997802A; BR7302995D0; GB1393063A; US3834715A; JPS4947747A

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckdichtung zur Verwendung bei Beschickungs- und Pumpanlageη, und insbesondere eine Drucksperrdichtung bei Hochdruckpump- und -druckverStärkungsanlagen.

Bisher ist die Verwendung von Dichtungsringanordnungen vom Chevron-Typ bei Beschickungs- und Hochdruckpumpanlagen weit verbreitet. Solche Anordnungen sind aus der US-PS 3 219 208 und Edward W.Comings, High Pressure Technology, McGraw-Hill Book Company (1956) S. 153 zu entnehmen. Einer der Hauptnachteile solcher Dichtungsringanordnungen liegt darin, daß oft infolge einer an der Pumpenwelle oder an den Chevron-Ringen erzeugten Abnutzung, eines unzureichenden Andruckes der Dichtung und einer unzweckmäßigen Bemessung des Wellen- und/oder Dichtungsringgehäuses ein Weg für ein lecken des Arbeitsfluides entsteht. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß Fremdstoffe in der Anlage, beispielsweise feste Partikel, von dem Ar-keitsfluid zwischen die Chevron-Ringe getragen werden. Diese festen

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ORIGINAL INSPECTED

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Partikel bilden ebenfalls Leckwege und wirken als Klemmteile, die die Chevron-Ringe von der Welle und der Innenwand des Diohtungsgehäuses,an der die Ringe anliegen müssen, trennen. Koch ein weiterer Nachteil solcher Dichtungsringanordnungen liegt darin, daß sie die Verwendung mechanischer Federn notwendig machen, um die notwendige Kraft zu liefern, eine konstante, axiale Kraft auf den Chevron-Ringen aufrecht zu erhalten. Mechanische Federn haben den Nachteil, daß sie eine Kraft nur in einem begrenzten Bereich liefern, einen beträchtlichen Platzbedarf in der Drucksperrdichtung benötigen und bruchanfällig sind.

Aus Pump Manuel, The Subcommittee on Pumps of the Equipment Testing Procedures Committee of the American Institute of Chemical Engineers (1960), S.37 ist es bekannt, Dichtungen zu schmieren.' Die Art,-in der das Schmiermittel der Dichtung zugesetzt wird, kann jedoch die oben genannten Nachteile bezüglich der bekannten Dichtungcanordnungen nicht überwinden. Folglich weisen die bekannten Anordnungen eine relativ geringe Lebens- * dauer auf und müssen häufig ersetzt werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe liegt darin, eine Druckdichtung zu liefern, bei der die oben genannten Nachteile überwunden sind und die für eine längere Zeltdauer als die bekannten Anordnungen bei Pump- und Druckverstärkungsanlagen verwandt werden kann.

Die erfindungsgemäiSe Druckdichtung; v/eist einen Blendenring mit einem Einlaß zur Aufnahme, eines Dichtunprsfluides und wenigstens einea Auslaß, durch den das Dichtungsfluid hindurchfließt, eine in Fluidverbindurg mit den Einlaß und dem Auslaß im Blendenring stehende Dichtungsfluideinrichtung, um dahindurch ein Dichtungsfluid ¹Zu liefern, und wenigstens einen an jeder Seite des Blendenringes angeordneten Dichtungsring vom Ghevron-Typ auf, desson konveze Oberfläche vom Blendenring abgbwandt ist.

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Im folgenden werden beispielsweise, "bevorzugte Ausführung sf or men der Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.

Pig. 1 zeigt eine Längsschnittansicht eines Zylinders einer Druckverstärkungsanlage, bei der eine Ausführungsforni der erfindungsgemäßen Druckdichtung verwandt ist.

Pig. 2 zeigt einen Teil einer Längsschnittansicht des in Pig. 1 dargestellten Zylinders.

Pig. 3 zeigt einen Teil einer Längsschnittansicht eines Zylinders einer Druckverstärkungsanlage, bei der eine bekannte Dichtungsringanordnung verwandt ist.

Pig. 4 zeigt eine Seitenansicht auf die radial verlaufende Seitenwand eines Blendenringes bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckdichtung.

In den Pig. 1 und 2 ist eine Längsschnittansicht einer Zylinderanordnung dargestellt, die einen Zylinder 1 mit einer zentralen Bohrung 2 und einer Laufbüchse 3 aufweist, die eine. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckdichtung aufnimmt, die einen It olb en 5 umgibt. Diese Druck dichtung weist einen Blendenring 6 auf, der über den Dichtungsfluideinlaß 7 in Pluidverbindung mit der Dichtungs- oder Druckfluidanlage steht. Ein sich daran anschließender Zwischenring 8 ist an jeder Seite des Blendenringes 6 angeordnet und steht mit seiner radial verlaufenden Seitenwand 9 mit einer der radialen Seitenwände des Blondenringes 6 in Berührung. Die sweite Seitenwand des Ringes 8 v/eist eine eine konvexe Oberfläche bildende Hase 11 auf. An jeder Seite des Zwinchenrinses 8 sind Dichtungsringe 12 vom Chevron-Typ dargestellt. Jeder der Ringe 12 steht mit seiner Seitenwand 14 mit einer der jeweiligen zweiten Seitenwände des Zwischenringes 8 in Berührung. Die Seitenwand 14 weist eine konkave Oberfläche auf, die die Schnauze des Chevron-Ringes bildet und die zv/eite Wand des Ringes 8 aufnehmen kann. Jeder Ring 12 weist ebenfalls eine konvexe Oberfläche auf, die die liaee des Chevron-Ringes bildet, die vom Zwischenring 8 wegge-

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richtet ist. Obwohl die Ringe 12 mit. scharf zugespitzten Hasen dargestellt sind,·hat dieses Merkmal für die Erfindung keine Bedeutung. Die konvexe Oberfläche der Dichtungsringe vom Chevron-Typ kann abgestumpft, abgerundet oder ähnlich geformt sein, so daß eine ausgeprägte Hase gebildet ist, die einen Querschnittsdurchmesser aufweist, der kleiner als der Innendurchmesser der Laufbüchse 3 im Zylinder 1 ist.

Ein äußerer Anschlußring 15 befindet sich an jeder Seite der Dichtungsringe vom Chevron-Typ. Jeder der äußeren Anschlußringe 15 weist eine Seitenwand 17» die mit der jeweiligen Seitenwand des äußersten der Ringe 12 in Berührung steht, und eine radial verlaufende Seitenwand 18 auf. Ein Stützring 20 ist an jeder Seite des äußeren Anschlußringes 15 vorgesehen und steht mit seiner ersten, radial verlaufenden Seitenwand mit der radial verlauf endsn Seitenwand 18 des äußeren Anschlußringes 15 in Berührung. Die zweite, radial verlaufende Seitenwand jedes Stützringes 20 steht mit der Seitenwand jeder jeweiligen Pührungsbuchse 22 für den Kolben in Berührung.

Der mittlere Zwischenring 8, die Dichtungsringe 12 vom Chevron-Typ und der äußere Anschlußring 15 an jeder Seite des Blendenrings 6 bilden vorzugsweise einen biegbaren Teil der gesamten Dichtungsringanordnung. Als Beispiele für biegbare Materialien, die für diesen Verwendungszweck geeignet sind, sind Kautschuk, Kunststoff oder Leder zu nennen. Die spezielle Wahl des Materials für den biegbaren Teil der Dichtungsringanordnung hängt von der speziellen Art des Diohtun^sfluides und des Arbeitsfluides ab, die in¹der Druckverstärkungsanlage verwandt werden, da das Material gegenüber dein Fluid, mit dem es in Berührung kommt, widerstandsfähig sein muß.

In Pig. 1 ist schematisch eine Antriebseinrichtung 24 dargestellt, die dem Kolben 5 eine Hin- und Herbewegung geben soll und mit der Zylinderanordnung des Druckverstärkers durch einen Stützkragen 25 verbunden ist. Die Antriebseinrichtung 24 kann eine

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der Anzahl mechanischer, pneumatischer, hydraulischer, el elektrischer Anlagen oder eine Kombination dieser Anlagen sein, die allgemein bekannt sind und ist für die Erfindung nicht wesentlioh.

Eins Arbeitsfluidkammer 26 ist in der Laufbuchse 3 zwischen dem Ende des Kolbens 5 und dem oberen Verschluß 27 ausgebildet. Eine Hülse 28 ist lose in die Laufbuchse 3 eingepaßt und enthält Bruckausgleichslöcher 29. Eine untere Verschlußmutter 30 ist in den Zylinder 1 geschraubt und bildet einen ringförmigen Zwischenraum 31, der sich nahezu auf atmosphärischem Druck befindet. Eine obere Verschlußmutter 32 ist ebenfalls in den Zylinder 1 geschraubt und umgibt lose den Hals 33 des oberen Verschlusses 27. Eine Leitung 35, durch die das Arbeitsfluid von einer Versorgungsquelle (nicht dargestellt) empfangen wird, ist mit dem Hals 33 durch eine herkömmliche Einrichtung verbunden. Eine Austrittsöffnung 36 setzt die Kammer 26 mit der Leitung 35 in Pluidverbindung. Wenn der Kolben 5 durch die Antriebseinrichtung 34 in die dargestellte Lage zurückgezogen Wird, füllt sich die Kammer 26 mit Arbeitsfluid von der Versorgungsquelle. Das nicht dargestellte Ventilsystem, das stromabwärts von der Leitung 35 eingeschaltet ist, wird dann in einen solchen Zustand gebracht, daß es das Arbeitsfluid in eine nicht dargestellte Arbeitsanlage umleitet.

Aus den US-PS 3 234 882 und 3 234 883 ist ein Beispiel für eine DruokverStärkungsanlage zu entnehmen, bei der eine Ausführungsf orm der erfindungsgemäßen Druckdichturig verwandt werden kann.

Die Dichtungsfluidanlage der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Erfindung umfaßt einen Dichtungsfluidspeicherkessel 45, eine Leitung 47 und ein Rückschlagventil 48, duroh das mit Hilfe der Pumpe 49 Dichtungsfluid in den Dich« tungsfluideinlaß 7 gepumpt wird. Das Dichtungsfluid wird mit Hilfe· eines Druckreglers 50 auf einen Druck P₂ geregelt, der wenigstens gleich, vorzugsweise größer als der Druck des Ar-

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beitsfluids P, ist. P^ kann im Bereich zwischen dem atmosphärischen Druck und Drucken von 7 x TO kp/cm (1 χ 10 psi) und sogar höher liegen. ¥enn P₂ gleich oder größer als P^ ist, ist ein Lecken des Arbeitsfluides ausgeschlossen. Das einzige Lecken des !Fluids aus dem System, das bei der erfindungsgemäßen Druckdichtung auftreten kann, ist dasjenige des Dichtungsfluides, das durch die Leckwege, die durch Pfeile in Pig. 2 dargestellt sind, fließen kann. Im einzelnen fließt das Dichtungsfluid vom Dichtungsfluideinlaß 7 durch die Bohrungen 55 und 56 im Blendenring 6, die Dichtungsringe 12 vom Chevron-Typ auf die linke Seite des Blendenringes 6 und in die Kammer 31, die nahezu unter atmosphärischem Druck P^ steht. Auf ähnliche Weise- fließt das Dichtungsfluid durch die Bohrungen im Blendenring 6, die Ringe 12 auf die rechte Seite des Blendenringes 6 und in die Arbeitsfluidkammer 26. Da alle Ringe 12 sich vom Dichtungsfluideinlaß 7, der Quelle für das Dichtungsfluid, fort verjüngen, neigt die Kraft des Dichtungsfluides dazu, gegen die Ringe zu drücken und diese zusaoi men zudrücken und die Schnauzen zu einem festeren Sitz an den Innenwänden der Laufbuchse 3 und den Wänden des Kolbens 5 nach außen zu erweitern. Daher bleibt der größte Teil des Leckfluides in der erfindungsgemäßen Druckdichtung enthalten'und gelangt nicht aus der Anlage in den ringförmigen Zwischenraum 31 oder in die Arbeitsfluidkammer 26. In bestimmten Fällen ist das Dichtungsfluid ein Schmiermittel, wobei die geringe Menge an auftretendem Leckfluid insofern nützlich ist, als sie eine konstante Schmierung des Kolbens 5 und der Dichtungsringe selbst aufrecht erhält, was damit deren Verschleiß verringert und die Lebensdauer der gesamten Dichtungsanordnung des Druckverstärkers erhöht.

In Fig. 3 ist ein Teil einer Längsschnittansichffc einer Zylinderanordnung einer Druckverstärkungsanlage dargestellt, bei der eine bekannte Dichtungsanordnung 57 verwandt ist. Das Lecken des Arbeitsfluides von der Arbeitsfluidkammer 26 durch die Dichtungsanordnung 57 in den ringförmigen Zwischenraum 3t ist

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durch Pfeile dargestellt.

In Pig. 4 ist eine Seitenansicht eines Blendenringes 6 mit den in seiner radial verlaufenden Seitenwand angeordneten Bohrungen 56 dargestellt. Ein Kanal 58 ist in die innere Umfangsflache 60 und in die äußere TJmfangsfläche 61 des Blendenringes" 6 geschnitten. Tier Dur chlaß Öffnungen 55 befinden sich in der Umfangsfläche 61 und schneiden die Bohrungen 56. Die Mündungen der Durchlaßöffnungen 55 und der Bohrungen 56 des Blendenringes 6, die an den Kolben 5 und die radial verlaufenden Seitenwände 9 jeweils angrenzen, liefern den notwendigen Auslaß für das Dichtungsfluid. Dieses Merkmal ist erfindungswesentlich.

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Claims

Patentansprüche

Druckdichtung, gekennzeichnet durch einen Blendenring mit einem Einlaß zur Aufnahme eines Dichtungsfluides und wenigstens einem Auslaß, durch den das Dichtungsfluid fließt, eine in 3?luidverbindung mit dem Einlaß und dem Auslaß im Blendenring stehende Diehtungsfluideinrichtung, um dahindurch ein Dichtungsfluid zu liefern, und wenigstens einem auf jeder Seite des Blendenringes angeordneten Dichtungsring vom Chevron-Typ, dessen konvexe Oberfläche vom Blendenring abgewandt ist.
2. Druckdichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Anschlußringe, von denen jeder eine erste, in Berührung mit dem Blendenring stehende Seitenwand und eine zweite Seitenwand aufweist, die eine konvexe Oberfläche zeigt, die sich von der ersten Seitenwand fort verjüngt, wobei die konvexe Oberfläche mit der jeweiligen konkaven Oberfläche des Dichtungsringes vom Chevroh-Iyp in Berührung steht.
3. Druckdichtung, gekennzeichnet durch einen Blendenring mit einer ersten und einer zweiten, radial verlaufenden Seitenwand, einer inneren und einer äußeren Umfangsflache, einem Dichtungsfluideinlaß in seiner äußeren Umfangsflache, wenigstens einem Auslaß in jeder ersten und zweiten, radial verlaufenden Seitenwand und wenigstens einer Bohrung,., die in FIuidverbindung mit dem Einlaß und den Auslässen steht, einen mittleren Anschlußring auf jeder Seite des Blendenringes, wobei jeder der mittleren Anschlußringe eine in Berührung mit einer der Seitenwände des Blendenringes stehende, radial

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verlaufende Seitenwand und eine zweite Seitenwand aufweist, die eine konvexe Oberfläche zeigt, die von seiner radial verlaufenden. Seitenwand abgewandt ist, durch wenigstens einen Dichtungsring auf jeder Seite des mittleren Anschlußringes, wobei jeder der Dichtungsringe eine in Berührung mit einer der zweiten Seitenwände des mittleren Anschlußringes stehende Seitenwand, die eine konkave Oberfläche zeigt, die die zweite Seitenwand des mittleren Zwischenringes aufnehmen kann, und eine andere Seitenwand aufweist, die eine konvexe Oberfläche zeigt, die vom mittleren Anschlußring abgewandt ist, und durch einen äußeren Anschlußring auf einer Seite des äußersten der Dichtungsringe, wobei jeder äußere Anschlußring eine in Berührung mit einer der anderen Seitenwände des Dichtungsringes stehende Seitenwand, die eine konkave Oberfläche aufweist, die die andere Seitenwand des Dichtungsringes aufnehmen kann, und eine radial verlaufende Seitenwand aufweist.
4. Druckdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stützring an jeder Seite des äußeren Anschlußringes angeordnet ist, wobei jeder der Stützringe eine erste, in Berührung mit einer der radial verlaufenden .Seitenwände des äußeren Anschlußringes stehende, radial verlaufende Seitenwand und eine zweite, radial verlaufende Seitenwand aufweist.
5. Verfahren zum Erzeugen einer Druckdichtung in einer Druckd ic h. tu ng san Ordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für eine Jumpeinrichtung zum Versorgen einer Arbeitsanlage mit einem Arbeitsfluid, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dichtungsfluid durch einen Einlaß in einem Blendenring der An-¹ Ordnung geliefert wird, dieses Fluid vom Einlaß durch einen Auslaß im Blendenring zu Schnauze von Dichtungsringen vom Chevron-iDyp geleitet wird, von denen wenigstens einer an jeder Seite des Blendenringes an den Auslaß angrenzend an-

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geordnet ist, und ein Fluiddruck auf der Schnauze des Dichtungsringes aufrecht erhalten wird, um ein lecken des A rbeitsfluides zu vermeiden. . ,

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