DE2753231A1

DE2753231A1 - Abdichteinrichtung fuer einen tankmischer

Info

Publication number: DE2753231A1
Application number: DE19772753231
Authority: DE
Inventors: Daisuke Konno; Tetsuo Tanaka
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1976-11-29
Filing date: 1977-11-29
Publication date: 1978-06-08
Also published as: CA1073937A; US4129306A; JPS5375651U

Description

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EBARA CORPORATION 11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo, Japan

Abdichteinrichtung für einen Tankmischer

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Abdichteinrichtung für einen Tankmischer

Die Erfindung befaßt sich mit einer Abdichteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Abdichteinrichtung zur Verwendung am Umfang eines Teils, das vorzugsweise Kugelform aufweist, so daß dieses kugelförmige Teil sich wenigstens um eine Achse der Kugelform frei drehen kann.

Das Umrühren einer in einem Tank gelagerten Flüssigkeit, beispielsweise Öl wird als notwendig erachtet, um das Sedimentieren von Schlamm zu verhindern und die Gleichförmigkeit der Mischung und/oder der Temperatur der Flüssigkeit aufrecht zu erhalten. Zu diesem Zweck ist es üblich, einen oder mehrere Tankmischer im Flüssigkeitsspeichertank zu verwenden. Diese Tankmischer umfassen üblicherweise einen Propeller, der innerhalb des Tanks angeordnet wird, eine horizontale Welle, die sich durch die Wand des Tanks erstreckt und mit ihrem vorderen Ende zur Festlegung des Propellers dient, einen Motor zum Drehen der Welle und ein Übersetzungs- bzw. Untersetzungsgetriebe, das zwischen dem Motor und der Welle angeordnet ist. So können in einem großen Öltank, dessen Durchmesser 20 Meter und sogar das mehrfache davon betragen kann, drei Tankmischer installiert werden. Wenn in diesem Fall die Tankmischer stationär installiert sind, wird die Flüssigkeitsströmung, die durch die Drehung der Propeller hervorgerufen worden ist, in ihrer Richtung konstant gehalten, so daß die Gefahr besteht, daß bestimmte Teile der in diesem Tank enthaltenen Flüssigkeit der Rührwirkung nicht unterworfen werden. Um die Erzeugung solch eines nicht der Rührwirkung unterworfenen Flüssigkeitsteiles zu vermeiden, wird im allgemeinen die Richtung jeder Propellerachse geändert, indem jeder Mischer insgesamt verschwenkt wird. Diese Schwenkbewegung der Tankmischer wird üblicherweise nicht

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besonders häufig, sondern beispielsweise lediglich einmal in der Woche durchgeführt; eine derartige Schwenkbewegung der Tankmischer bedingt jedoch eine spezielle Abdichteinrichtung an derjenigen Stelle, an der sich die jeweiligen Wellen durch die Wand des Tanks hindurcherstrecken. Zu diesem Zweck ist an einer hohlen Hülse, innerhalb der die Propellerwelle drehbar gelagert bzw. befestigt ist, ein kugelförmiges Glied befestigt, das zusammen mit dem hohlen Rohr bzw. der Hülse und dem Tankmischer mittels einer Schwenk- oder Scharniereinrichtung an der Wand befestigt ist, um die Schwenkbewegung des Tankmischers zu ermöglichen. Wenn eine Abdichteinrichtung vorgesehen ist, um die Oberfläche des kugelförmigen Gliedes abzudichten, ermöglicht diese Abdichteinrichtung die Abdichtung desjenigen Teils der Wand, an dem sich das hohle Rohr durch die Wand des Tanks hindurch erstreckt, wobei gleichzeitig auch eine Schwenkbewegung des Tankmischers möglich ist, vorausgesetzt, daß sich der Mittelpunkt des kugelförmigen Gliedes auf der Schwenkachse befindet.

Bei der beschriebenen Abdichteinrichtung gelangt üblicherweise eine ringförmige Stopfbüchsenpackung zur Anwendung, wenn sie die Oberfläche der Kugel umgibt, und zwar entweder an deren Umfangsteil, das mit dem durch den Mittelpunkt des Kugelgliedes gehenden Querschnittes anfällt, oder aber an einer von der Wand des Tanks entfernt gelegenen Seite dieses Querschnittsteils; diese Stopfbüchsenpackung ist durch einen Dichtungssupport oder durch ein Abstützglied festgezogen.

Mit einer derartigen konventionellen Abdichteinrichtung ist es jedoch ziemlich schwierig, einen guten Abdichteffekt zu erhalten, was auf der sphärischen bzw. kugeligen Form des Kugelgliedes beruht sowie auf dem Umstand, daß die Abdichtung häufig leckt. Wenn die im Tank enthaltene Flüssigkeit Frischwasser ist, mag eine solche Leckage nicht unbedingt ernsthafte Probleme hervorrufen; wenn die Flüssigkeit

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jedoch Öl ist, hat eine solche Leckage nicht nur einen wirtschaftlichen Verlust zur Folge, sondern kann auch ernsthafte Probleme, beispielsweise Feuerausbruch oder Umweltverschmutzung, hervorrufen.

Außerdem ist es zum Austausch der konventionellen Stopfbüchsenpackung erforderlich, zuerst den Tank zu entleeren. Es besteht daher schon seit langer Zeit das Bedürfnis, an der Wand des Tanks eine wirksame Dichtung ohne die durch den Stand der Technik gegebene Nachteile zur Verfügung zu haben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur Beseitigung der geschilderten Nachteile eine beim Installieren eines Tankmischers in einem Tank zur Anwendung gelangende Abdichteinrichtung zu schaffen, bei der die Stopfbüchsenpackung ohne zuvor erforderliches Entleeren des Tanks ausgetauscht werden kann und bei welcher der Abdichteffekt entscheidend verbessert ist, obwohl gleichzeitig eine Schwenkbewegung des Tankmischers möglich sein soll.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen enthalten.

Die erfindungsgemäße Abdichteinrichtung umfaßt ein Support-Glied, das mit einer Nut versehen ist. Diese kann beim Installieren eines Tankmischers eine Ringdichtung aufnehmen, die an die sphärische Außenfläche einer Gelenkkugel eines Tankmischers angepaßt ist. Die Nut ist derart angeordnet, daß sie zwischen der Tankwand und dem weitgehend parallel zur Tankwand liegenden diametralen Querschnitt der Kugel liegt und daß weiterhin der Innendruck der im Tank befindlichen Flüssigkeit die Abdichtung in Richtung des diametralen Querschnittes der Kugel drückt.

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Bei der erfindungsgemäßen Abdichteinrichtung gelangt daher nicht nur ein kugelförmiges Glied zur Anwendung, das in Verbindung mit einem Tankmischer verwendet wird, sondern es wird auch die Wand eines Speichertanks wirksam durch eine Ringdichtung abgedichtet, welche die Außenfläche des Kugelgliedes an einer Stelle zwischen dem Tank und dem diametralen Querschnitt des Kugelgliedes berührt. Der hier und im folgenden verwendete Ausdruck "diametraler Querschnitt" bezieht sich auf eine Querschnittsebene, welche die Achse der Propellerwelle senkrecht schneidet und durch den Mittelpunkt der Kugel geht. Der Druck der im Tank enthaltenen Flüssigkeit wirkt mit Vorteil auf das Dichtglied ein und begünstigt den Abdichteffekt der Ringdichtung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 schematisch einen an einem Tank befestigten Tank

mischer;

Fig. 2 eine um ein kugelförmiges Glied eines Tankmischers

herum vorgesehene bekannte Abdichteinrichtung und

Fig. 3 einen Schnitt durch die Abdichteinrichtung gemäß

der Erfindung.

Wie aus Fig. 1 schematisch ersichtlich, ist an einem Tank 20 ein Tankmischer 10 befestigt. Dieser Tankmischer 10 umfaßt einen Motor 11, der in vertikaler Lage an einer Motorbasis 12 gelagert ist, einen Übersetzungs- bzw. Untersetzungsmechanismus 13, eine Wellenanordnung einschließlich einer Propellerwelle und einen am Ende dieser Propellerwelle befestigten Propeller 15. Der Übersetzungsmechanismus 13 weist vorzugsweise eine Schnecke sowie ein Schneckenrad auf und wandelt die

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Drehung der vertikalen Motorwelle in eine Drehung der horizontalen Propellerwelle um. Selbstverständlich können jedoch auch andere Arten von Übersetzungsmechanismen zur Anwendung gelangen. Der Tankmischer 10 ist außerdem mit einem Gelenkkugelabschnitt 16 versehen und mittels Schwenkzapfen 17 an einem Tankflansch 21 befestigt bzw. angelenkt, wobei die Achse der Schwenkzapfen 17 derart angeordnet ist, daß sie mit dem Mittelpunkt eines kugelförmigen Gliedes des Gelenkkugelabschnittes 16 zusammenfällt. Dieses kugelförmige Glied ist derart ausgebildet, daß es einerseits an der Grenze bzw. am Übergang zwischen der Außenseite und der Innenseite des Tanks 20 als Abdichteinrichtung dient und andererseits eine Schwenkbewegung des Tankmischers 10 um die Achse der Schwenkzapfen 17 ermöglicht.

Da der Gelenkkugelabschnitt 16 ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, wird dieser Abschnitt 16 im folgenden näher erläutert.

Bei dem aus Fig. 2 ersichtlichen Teil eines bekannten Schwenkkugelabschnittes ist ein Dichtflansch 18 derart an einem Tankflansch 2Γ befestigt bzw. angeordnet, daß der Dichtflansch 18 ein kugelförmiges Glied 16a lagert, mit dem eine Wellenanordnung 14' gekuppelt ist. Die Wellenanordnung 14' erstreckt sich durch eine im Tankflansch 21' vorgesehene Öffnung, wobei der Supportflansch 18 die im Tankflansch 21' vorgesehene Öffnung überdeckt. Der Tankmischer ist mittels Zapfen 17' am Tankflansch 21' befestigt bzw. angelenkt, so daß der Tankmischer sich um die durch die Zapfen 17' gegebene Achse verschwenken kann. Um den Tank an der Stelle des kugelförmigen Gliedes 16a abzudichten, ist eine Stopfbüchsenpackung 16b um die Umfangsfläche des kugelförmigen Gliedes 16a herum angeordnet, und zwar an einer Stelle, die der durch den Mittelpunkt des kugelförmigen Gliedes 16a gehenden Querschnittsfläche entspricht. Die Stopfbüchsenpackung 16b ist an ihrer vorgesehenen Lage dadurch festgelegt, daß ein Halteglied 19 gegen den Supportflansch 18 mit dazwischen gelegter Stopfbüchsenpackung 16b

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mittels Muttern 22 festgezogen worden ist, so daß die Stopfbüchsenpackung 16b gegen die Oberfläche des kugelförmigen Gliedes 16a gedrückt bzw. zusammengedrückt wird und den Tank an dessen Berührungsfläche in bezug mit dem kugelförmigen Glied 16a abdichtet. Aufgrund dieser Anordnung ist der Tankmischer oder dessen horizontale Wellenanordnung 14' um die Zapfen 17' schwenkbar, wobei gleichzeitig der gegenüber dem Tank erzielte Abdichteffekt aufrecht erhalten wird. Wenn jedoch an der Stopfbüchsenpackung 16b eine Störung auftritt, muß zum Zweck des Austausches der Stopfbüchsenpackung 16b die im Tank enthaltene Flüssigkeit zuvor ausgetragen werden, wie bereits eingangs dargelegt.

Diese Nachteile treten bei der aus Fig. 3 ersichtlichen Abdichteinrichtung gemäß der Erfindung nicht auf, wie im folgenden erläutert wird:

An einem Tankflansch 31 ist ein Abdichtflansch 32 des Ringtyps mittels geeigneter Befestigungsmittel, beispielsweise nicht dargestellter Zapfen und Schrauben, derart festgelegt, daß er zur Schaffung einer flüssigkeitsdichten Abdichtung zwischen den einander zugeordneten Flächen der Flansche 31,32 eine im Tankflansch 31 vorgesehene öffnung 34 umgibt, wobei zwischen den Flanschen 31,32 eine O-Ringdichtung 33 angeordnet ist. Innerhalb einer hohlen Hülsenanordnung 36 ist mittels einer nicht dargestellten geeigneten Lagereinrichtung eine Propellerwelle 35 drehbar gelagert. Ein kugelförmiges Glied 37 weist eine Durchgangsbohrung zur Aufnahme der hohlen Hülsenanordnung 36 auf. Das kugelförmige Glied 37 ist mittels geeigneter Mittel, beispielsweise durch Schweißen, an der Hülsenanordnung 36 festgelegt. Dasjenige Teil des Dichtflansches 32, das von der Berührungsfläche zwischen den Flanschen 31,32 abgekehrt ist, ist derart ausgebildet, daß es sich vom Tank weg erstreckt, und zwar derart, daß der Durchmesser des hierdurch gebildeten Supportes in der sich vom Tankflansch 31 weg erstreckenden Richtung allmählich abnimmt, so daß das kugelförmige

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Glied 37 an einer geeigneten Stelle gelagert werden kann und eine Schwenkbewegung des Tankmischers ermöglicht ist.

Das äußere Ende des Supportflansches 32 ist derart angeordnet, daß es kurz vor der imaginären Ebene "P" endet, die senkrecht zur Achse der Welle 35 verläuft und durch den Mittelpunkt des kugelförmigen Gliedes 37 geht. Der Innenfläche am Ende des Supportflansches 32 ist die Form einer Teilkugelfläche verliehen, und zwar entsprechend der äußeren Umfangsfläche des kugelförmigen Gliedes 37, um dadurch die freie Verschwenkbarkeit des kugelförmigen Gliedes 37 gegenüber dem Supportflansch 32 zu ermöglichen. Die Innenfläche des Supportflansches 32, die ein Teil dieser kugeligen bzw. sphärischen Fläche bildet, ist mit einer Ringnut 38 versehen, innerhalb der ein Dichtring 39 sowie ein elastischer Ring 40 angeordnet sind. Der Dichtring 39 ist vorzugsweise aus synthetischem Plastikmaterial, d.h. aus Kunststoff gefertigt. Hierbei stellen Fluor-Kohlenstoffpolymere eine der am meisten bevorzugten Arten des zur Herstellung des Dichtrings 39 vorgesehenen Materials dar. Das von der Firma Du Pont unter dem Handelsnamen "Teflon" auf den Markt gebrachte Fluor-Kohlenstoffpolymer ist dabei ein üblicherweise verwendetes Material, da sein Reibungskoeffizient relativ niedrig ist und aus diesem Grund der Tankmischer sich relativ leicht verschwenken kann. Der elastische Ring 40 ist aus Gummi, Schraube nieder material usw. gefertigt und derart ausgebildet, daß er den Dichtring 39 auf die Außenfläche des kugelförmigen Gliedes 37 drückt, so daß dadurch an den betreffenden Berührungsflächen der Abdichteffekt erzielt wird. Zu diesem Zweck ist der Dichtring 39 derart ausgebildet, daß sein ursprünglicher Innendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser desjenigen Teils des kugelförmigen Gliedes 37, an der die Berührung der beiden genannten Teile voraussichtlich stattfinden wird, so daß dadurch beim Installieren des Tankmischers ein guter Dichteffekt gewährleistet wird. Die Breite der Nut 38 kann derjenigen des Dichtrings 39 und des elastischen Rings

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entsprechen; um jedoch eine Anpassung bei der sich unter Druck ergebenden sich vergrößernden Breite dieser Ringe 38,39 zu erzielen, ist es von Vorteil, die Breite der Nut 38 größer als die Breite des Dichtrings 39 und des elastischen Rings 40 zu halten. Außerdem ist es von Vorteil, den Boden oder Außendurchmesser der Nut 38 an den Außendurchmesser des elastischen Rings 40 anzupassen, so daß ein wirksames Zusammendrücken des Dichtrings 39 erwartet werden kann.

Zusätzlich zu dem Dichtring 39 sind eine Stopfbüchsenpackung oder mehrere Stopfbüchsenpackungen 41 um die sphärische Außenumfangsflache des kugelförmigen Gliedes 37 herum am linken Teil gemäß Fig. 3 des Endes des Supportflansches 32 angeordnet, und zwar mittels eines Haltegliedes 42, das mittels geeigneter Befestigungsmittel mit dem Supportflansch 32 gekuppelt ist.

Durch die beschriebene Ausbildung der Abdichteinrichtung gemäß Fig.3 ergeben sich entscheidende weitere Vorteile. So ist die Anordnung der Nut 38 derart gewählt, daß sie zwischen der Ebene "P" und dem Tankflansch 31 liegt, was bedeutet, daß der Dichtring 39 in bezug auf den diametralen Querschnitt des kugelförmigen Gliedes 37, auf den der Innendruck des Tanks aufgebracht wird, tankseitig liegt. Weiterhin wird während des Zeitpunktes der Installierung der Durchmesser des Dichtrings 39 zwangsläufig vergrößert. Es wird daher der Dichtring 39 unter der Selbstschrumpfungstendenz, die durch den elastischen Ring 40 begünstigt wird, in seine Lage verbracht, wobei außerdem der Druck der im Tank befindlichen Flüssigkeit den Dichtring 39 in Richtung der Ebene "P" drückt. Diese oben angedeuteten Bedingungen gewährleisten, daß an dem genannten Teil des kugelförmigen Gliedes 37 ein zufriedenstellender Abdichteffekt auftritt.

Weiterhin können auch die Stopfbüchsenpackung oder die Stopfbüchsenpackungen 41 ausgetauscht werden, ohne daß es erforderlich Ist, den

Tank vorher zu entleeren.

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Claims

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Patentansprüche

(.1/ Abdichteinrichtung für ein Gelenkkugelglied, das nahe der Wand eines zur Aufnahme von Flüssigkeit vorgesehenen Tanks angeordnet ist, gekennzeichnet durch ein ringförmiges Abdichtelement (39,40), dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Kugelgliedes (37), und ein zur gelenkigen Lagerung des Kugelgliedes (37) vorgesehenes Support-Glied (32), das mit einer Ringnut (38) zur Aufnahme des Abdichtelementes (39,40) versehen ist, wobei die Nut (38) dem Tank näher liegt als der diametrale Querschnitt P des Kugelgliedes (37).
2. Abdichteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (39,40) einen ringförmigen Dichtring (39) sowie einen elastischen Ring (40) aufweist, mittels dem der Dichtring (39) auf die Außenfläche des Kugelgliedes (37) drückbar Ist.
3. Abdichteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (39) aus einem Kunstharzmaterial mit geringem Reibungskoeffizient besteht.
4. Abdichteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (38) eine größere Breite als das Dichtelement (39,40) aufweist.
5. Abdichteinrichtung für einen Tankmischer mit einer Gelenkkugel, welche von einer Propellerwelle des Tankmischers durchsetzt ist, wobei die Propellerwelle die Wand eines flüssigkeltsenthaltenden Tanks durchsetzt und an Ihrem Innerhalb des Tanks gelegenen Ende mit einem Propeller versehen Ist, gekennzeichnet durch ein ringförmiges

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OPUGlNAL INSPECTED

Dichtelement (39,40), dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Kugel (37), und ein Support-Glied (32), das die Gelenkkugel (37) an einer Stelle nahe der von der Propellerwelle (35) durchsetzten Tankwand (31) gelenkig lagert und an einer Stelle, die dem Tank näher als der diametrale Querschnitt P der Kugel (37) liegt und an der der Innendruck der im Tank enthaltenen Flüssigkeit wirkt, mit einer Ringnut (38) versehen ist.
6. Abdichteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (39,40) einen ringförmigen Dichtring (39) und einen elastischen Ring (40) aufweist, mittels dem der Dichtring (39) auf die Außenfläche der Kugel (37) drückbar ist.
7. Abdichteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (39) aus einem Kunstharzmaterial mit geringem Reibungskoeffizient besteht.
8. Abdichteinrichtung nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (38) eine größere Breite als das Dichtelement (39,40) aufweist.
9. Abdichteinrichtung nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tankmischer an der Wand (31) des Tanks derart angelenkt ist, daß die Schwenkachse mit dem Mittelpunkt der Gelenkkugel (37) zusammenfällt, und daß zum Abdichten der Oberfläche der Kugel (37) eine Stopfbüchsenpackung (41) zusammen mit einem Halteglied (42) an einer Stelle angeordnet ist, die dem ringförmigen Abdichtelement (39,40) benachbart ist, in bezug auf dieses jedoch von der Wand (31) des Tanks abgekehrt ist.