DE3209786A1

DE3209786A1 - Druckgesteuertes regulierventil

Info

Publication number: DE3209786A1
Application number: DE19823209786
Authority: DE
Inventors: Edgar Ing.(grad.) 2104 Hamburg Bordien; Hans-Peter Dipl.-Kaufm. 1000 Berlin Jasch
Original assignee: Euroseals & Co Dichtungst GmbH
Current assignee: Euroseals & Co Dichtungst GmbH
Priority date: 1982-03-15
Filing date: 1982-03-15
Publication date: 1983-09-22

Description

Druckaesteuertes Regulierventil
Druckgesteuertes Regulierventil Die Erfindung bezieht sich auf ein druckgesteuertes Regulierventil für die Sperrflüssigkeit einer doppeltwirkenden Gleitringdichtung der Rührwelle eines mit einem Rührwerk ausgestatteten, unter Druck gehaltenen Behälters, beispielsweise eines Autoklaven.
Derartige Behälter finden, beispielsweise als Autoklaven, auf dem chemischen Sektor Anwendung, wo ein rührfähiges Medium unter Druck und in der Regel auch bei erhöhter Temperatur einerBehandlung durch ein gasförmiges Medium unterzogen werden muß, wobei die beiden Medien durch das Rührwerk in Kontakt miteinander gehalten werden. Hierbei-können in Abhängigkeit von den verwendeten Medien und den gegebenen Betriebsbedingungen unterschiedliche Drücke des gasförmigen Mediums, die bis in den Hochdruckbereich oberhalb 16 bar reichen können und unterschiedliche Temperaturen Anwendung finden. Um den Druck im Druckraum des Behälters aufrecht zu erhalten, ist dieser mit einer doppeltwirkenden Gleitringdichtung ausgestattet, die aus einem den Rührwerksschaft unter Bildung eines Ringraums umschließenden Gehäuse besteht, das beiderseits je ein aus einem Gegenring und einem Gleitring bestehendes Dichtelement aufweist. Die Gleitringdichtung wird mit einem Sperrmedium beaufschlagt, für das sich ein ihrer Schmierung und Kühlung dienendes geeignetes Schmieröl anbietet, wobei jedoch auch andere Medien, wie beispielsweise Glykol und auch Wasser, bei hierfür geeigneten Bedingungen Verwendung finden können. Um eine zuverlässige Abdichtung des Druckraumes des Behälters zu gewährleisten, muß das Sperrmittel unter einem Druck stehen, der ca. 10 bis 15 % höher liegt als der jeweilige im Druckraum des Behälters herrschende Druck. Zu diesem Zwecke wird die Sperrflüssigkeit im Kreislauf durch die Gleitringdichtung hindurchgefördert, wobei eine Förderpumpe verwendet werden kann, die über ein Ventil die Sperrflüssigkeit der Gleitringdichtung zuführt. Dieses Ventil ist aus Sicherheitsgründen so ausgelegt, daß es nur oberhalb des maximal erreichbaren Behälterdruckes n r 4 rh F und der Sperrflüssigkeit den Weg Gleitringdichtung freigibt.
Hierin liegt ein Nachteil insofern, als bei Betriebsdrücken, die unterhalb des maximal erreichbaren Druckes liegen, die Gleitringdichtung stets mit diesem maximalen Druck belastet ist, so daß sich an sich unnötig hohe Leerlaufüberlastungen der Dichtung ergeben, die einen erhöhten Verschleiß der Gleitringdichtung zwangsläufig zur Folge haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Ventil als selbsttätig arbeitendes Regulierventil auszubilden derart, daß der Sperrflüssigkeit ein Druck verliehen wird, der stets um 10 bis 15% höher liegt, als der jeweils erforderliche höhere oder niedere Betriebsdruck, so daß die Gleitringdichtung stets mit einem an den Kesseldruck angepaßten Druck durch das Sperrmittel belastet ist mit der Folge, daß überflüssige Leerlaufbelastungen und damit ein erhöhter Verschleiß der Dichtung ausgeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Regulierventil nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches gelöst durch die in seinem Kennzeichen angegebenen Merkmale.
Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung nach dem Hauptanspruch dar.
Da das erfindungsgemäße Regulierventil in der gekennzeichneten Weise als Membranventil ausabildet ist, bildet stets der über den dem Behälter zugeordneten Gehäuseteil des Ventils an der einen Membranseite anliegende in dem Behälter herrschenden Druck den Steuerdruck für die Einregulierung des Druckes des der Gleitringdichtung zugeführten Sperrflüssigkeit, so daß bei Anwendung unterschiedlicher Behälterdrücke der Druck der Sperrflüssigkeit dem jeweiligen Behälterdruck selbsttätig angepaßt wird, ohne daß irgendwelche zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind. Hierbei wirkt die andere Membranfläche als Ventil für die über den zweiten Gehäuseteil des Ventils geführte Sperrflüssigkeit. Die unter Druck in den Ringraum des zweiten Gehäuseteiles geförderte Sperrflüssigkeit liegt nicht wie das Druckmedium des Behälters an der gesamten wirksamen Membranfläche an, sondern beaufschlagt über die ringförmige Ausnehmung einen Teil dieser wirksamen Fläche auf der entgegengesetzten Seite der Membran, der um so viel geringer ist, daß die Membrane gegen die Wirkung des Behälterdruckes erst dann von dem an den inneren Umfang der ringförmigen Ausnehmung anschließenden Ringsteg abhebt, wenn der in der ringförmigen Ausnehmung herrschende Druck der Sperrflüssigkeit den in dem Behälter herrschenden Druck um 1O bis 15% übersteigt, so daß die Sperrflüssigkeit mit einem solchen Drucküberschuß über die mittige, durch den Ringsteg von der ringförmigen Ausnehmung getrennte Ausnehmung der Gleitringdichtung zufließt.
Die in den beiden Gehäuseteilen des Ventils auf den beide Membranseiten angeordneten Stützelemente verhindern ein Ausbeulen der Membrane während der Betriebszeit, wodurch eine sichere Funktion der Membrane und eine optimale Lebensdauer des Regulierventiles gewährleistet ist. Das erfindungsgemäße Regulierventil zeichnet sich durch seinen einfachen und unkomplizierten Aufbau aus, bei dem außer der Membrane keinerlei bewegliche Teile erforderlich sind.
Die beiliegende Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung.
Das Regulierventil besteht aus den beiden Gehäuseteilen 1 und 2, die eine Membrane 5 an ihrem Rand zwischen sich eingespannt halten. Die beiden Gehäuseteile 1, 2 sind durch Schrauben 3 über Federringe 8 miteinander verbunden.
Der Gehäuseteil 1 mündet mit der Bohrung 15 in den nicht dargestellten Behälter und besitzt eine der Membrane 5 zugekehrte Stützscheibe 4, die mit einer mittigen Zuflußbohrung 14 ausgestattet ist und die gesamte wirksame Oberfläche der Membranseite 5a übergreift. Der Gehäuseteil 2 besitzt eine seitliche Bohrung 12, die in die Außenwandung einer konisch sich verjüngenden ringförmigen Ausnehmung 9 mündet, die mit ihrer öffnung an der gegenüberliegenden Seite 5b der Membran 5 anliegt.
Der Außendurchmesser der ringförmigen Ausnehmung 9 -umgreift die wirksame Fläche der Membran 5, während ihr Innendurchmesser eine durch einen Ringsteg 10 begrenzte Kreisfläche umschließt, so daß die der ringförmigen Ausnehmung zugeführte Sperrflüssigkeit an einer geringeren Fläche 5b der Membran anliegt als der Behälterdruck an der Membranfläche 5a; die von dem Ringsteg 10 umschlossene Kreisfläche ist so ausgelegt, daß die Membrane 5 erst dann von dem Ringsteg 1O abhebt, wenn der Druck der in der ringförmigen Ausnehmung 9 befindlichen Sperrflüssigkeit um einen bestimmten Betrag von 10 bis 15% höher liegt als der über die Bohrung 15 des Gehäuseteiles 1 an der Seite 5a der Membrane 5 anliegende Druck. Der Ringsteg 10 umschließt eine mittige konische Ausnehmung 11, die in eine Bohrung 13 mündet, über die die unter Druck gehaltene Sperrflüssigkeit der Gleitringdichtung zugeführt wird.
In der ringförmigen Ausnehmung 9 ist ein auf ihrem Boden gehaltener,einen Ringraum mit der Ausnehmung 9 bildender Stützring 6 vorgesehen, während in der mittigen Ausnehmung 11 ein Stützteil 7 unter allseitiger Abstandsbildung gehalten ist. Die Teile 4, 6 und 7 verhindern ein schädliches Durchbiegen oder Ausbeulen der Membrane 5 während des Betriebes.
Wenn der unter Druck gehaltene Behälter in Betrieb genommen wird, wird die Membrane 5 unter der Wirkung des über die Bohrung 15 des Gehäuseteiles 1 zugeführten Behälter druckes mit ihrer Oberfläche 5b in Anlage an den Rinqsteg 10 gehalten. Bei Förderung der SperrflUssigkeit von der Druckpumpe in die Bohrung 12 des Gehäuse teiles 2 wird die Membranseite 5b im Bereich der durch die Ausnehmung 9 gegebenen Fläche mit der Sperrflüssigkeit beaufschlagt, wobei die Membran 5 so lange in Anlage an dem Ringsteg 10 gehalten wird, bis der Druck der Sperrflüssigkeit in der ringförmigen Ausnehmung 9 den Behälterdruck um einen Betrag von 10 bis 15% übersteigt. Bei Erreichen dieses Druckes hebt die Membrane 5 von dem Ringsteg 1O ab, so daß die der ringförmigen Ausnehmung 9 über die Bohrung 12 zugeführte Sperrflüssigkeit durch die Ausnehmung 11 und die anschließende Bohrung 13 des Gehäuseteiles 2 der Gleitringdichtung mit einem solchen Druck zugeführt wird, der so weit oberhalb des Behältersdruckes liegt, daß eine sichere Abdichtung des Behälters gewährleistet ist. Erfahrungsgemäß sollte der Druck der Sperrflüssigkeit um wenigstens 1 bar über dem Druck des Behälters liegen.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Druckgesteuertes Regulierventil für die Sperrflüssigkeit einer doppeltwirkenden Gleitringdichtung der Rührwelle eines mit einem Rührwerk ausgestatteten, unter Druck gehaltenen Behälters, beispielsweise eines Autoklaven, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Ventil eine Membrane (5) besitzt, die auf ihrer einen Seite (5a) durch das Druckmedium-des Behälters beaufschlagt ist und mit ihrer anderen Seite (5b) als in dem Fließweg des Sperrmittels liegendes Ventilglied dient, das den Sperrmittelfluß freigibt, wenn der Druck des Sperrmittels den Druck des Druckmediums des Behälters, vorzugsweise um 10 bis 15 %, übersteigt.
2. Regulierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (5) mit ihrem Rand zwischen zwei Gehäuseteilen (1,2) eingespannt ist, von denen der eine Teil (1) in den Behälter mündet und der andere Teil (2) von dem Sperrmittel durchfließbar ist, und daß in der der Membrane (5) parallelen Wandung des anderen Gehäuseteiles (2) eine das zufließende Sperrmittel aufnehmende ringförmige Ausnehmung (9) angeordnet ist, deren Außendurchmesser dem wirksamen Durchmesser der Membrane (5) entspricht, und dessen Innendurchmesser eine Kreisfläche umschließt, in der unter Bildung eines in der Ebene der Wandung liegenden Ringsteges (10) eine mittige, dem Austritt des Sperrmittes dienende Ausnehmung (11) angeordnet ist.
3. Regulierventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige und die mittige Ausnehmung (9,11) mit ihren Seitenwandungen zum Boden hin konisch sich verjüngend ausgebildet sind, daß die ringförmige Ausnehmung (9) einen geschlossenen Boden und eine in die äußere Seitenwandung mündende Zuflußbohrung (12) für das Sperrmittel besitzt, und daß in den Boden der mittigen Ausnehmung (11) eine Auslaßbohrung (13) für das Sperrmittel mündet.
4. Regulierventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Innendurchmesser der ringförmigen Ausnehmung (9) umschlossene Kreisfläche gegenüber der wirksamen Membranfläche derart bemessen ist, daß unter Berücksichtigung der Membransteifigkeit ein negativer Differenzdruck von 10 bis 15 % gegenüber dem die andere Membranseite (5a) beaufschlagenden Druckmedium des Behälters gegeben ist.
5. Regulierventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Gehäuseteilen (1,2) Ausbiegungen der Membrane (5) begrenzende Stützelemente angeordnet sind, die bei dem in den Behälter mündenden Gehäuseteil (1) aus einer mittig durchbohrten Scheibe (4) und in dem von dem Sperrmittel durchfließbaren Gehäuseteil (2) aus einem auf dem Boden der ringförmigen Ausnehmung (9) aufliegenden, von dem Sperrmittel umflossenen, mit seiner Oberfläche unterhalb des Ringsteges (10) liegenden Konusring (6) und aus einem in der mittigen Ausnehmung (11) unter allseitiger Abstandsbildung gehaltenen, mit seiner Oberfläche unterhalb des Ringsteges (10) liegenden Teil (7) bestehen.