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Sicherheitsdichtung
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Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsdichtung, insbesondere
zum Abdichten des Durchganges der Welle eines Rührbehälters durch dessen Wand, insbesondere
zum Schutz der Hauptdichtung des Rührbehälters.
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Rührbehälter werden auf vielen Gebieten der Technik, insbesondere
der chemischen Verfahrenstechnik zum Mischen und Durchrühren von Produkten aller
Art verwendet.
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Bei Rührbehältern mit horizontaler Welle wird diese Welle, die die
Rührorgane trägt, durch eine Seitenwand des Behälters hindurchgeführt, wobei geeignete
Dichtungen zwischen Wand und Rührerwelle vorzusehen sind, um einen Austritt des
Rührgutes aus dem Behälter zu verhindern. Geeignete Dichtungen hierfür sind z.B.
Gleitringdichtungen.
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Nachteilig bei derartigen Dichtungen ist nun, daß beim Aus- und Einbau
dieser Dichtungen, insbesondere beim Auswechseln beschädigter Dichtungen, die Rühranlage
stillgesetzt werden muß. Auch hat sich gezeigt, daß beim Rühren von aggressiven
oder abrasiven Medien die Dichtungen beschädigt werden können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsdichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche die Hauptdichtung gegen das
Eindringen des Rührgutes geschützt ist.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß im Bereich des
Durchganges der Welle durch die Wand des Rührbehälters ein in die Wand eingesetzter
statischer Dichtring und ein auf der Welle sitzender mittlaufender Dichtring angeordnet
sind.
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Der mitlaufende Dichtring wird hierbei zweckmäßigerweise mittels einer
Feder ständig axial in Richtung gegen den wandfesten, statischen Dichtring
beaufschlagt.
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Vorzugsweise wird in einen Ringspalt zwischen der wandfesten statischen
Dichtung und der Welle ein Spülmittel eingespeist, durch das der mit laufende Dichtring
axial gegen die Kraft der Feder beaufschlagt und von der wandfesten, statischen
Dichtung axial abgehoben wird.
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Hierdurch wird die Hauptdichtung gegen das Eindringen des Rührproduktes
geschützt.
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Im Falle einer erforderlichen Auswechslung der Hauptdichtung, übernimmt
die Sicherheitsdichtung die Funktion einer Stillstandsdichtung, die einen Austritt
des Rührgutes nach außen verhindert.
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Beim Ausbau der Hauptdichtung wird vorteilhafterweise die Welle mittels
eines auf sie aufgesetzten Klemmringes mit der wandfesten, statischen Dichtung verbunden
und damit in ihrer Lage gehalten.
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Vorzugsweise ist zum Zwecke des Ausbaus der Sicherheits-Dichtung eine
auf der Welle sitzende Dichtscheibe vorgesehen, die gegen eine Dichtung an der Innenseite
der Wand des Rührbehälters anpreßbar ist.
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Hierdurch wird, wenn infolge einer Beschädigung oder infolge von Abnutzung
die Sicherheitsdichtung selbst ausgebaut und ausgewechselt werden muß, der Behälter
nach außen dicht verschlossen.
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Vorteilhafterweise ist an der Außenseite der Wand des Rührbehälters
ein Hilfs-Dichtgehäuse angeordnet, welches Rührgut, das beim Ausbau der Sicherheitsdichtung
nach außen gelangt ist, aufnimmt.
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Die Dichtscheibe kann in die Wand des Rührbehälters durch Drehen der
Welle eingeschraubt werden.
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Vorteilhafterweise ist die Dichtscheibe mit in Umfangsrichtung verlaufenden
Keilflächen versehen, hinter welche an der Innenseite der Wand des
Rührbehälters
angebrachte Haltebolzen derart greifen, daß durch Drehen der Welle die Dichtscheibe
axial gegen die Wand gezogen wird.
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Die Dichtscheibe ist ferner zweckmäßigerweise mit einem radialen Bund
versehen, an dessen von den Haltebolzen abgewandter Seite die Keilflächen ausgebildet
sind.
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Die Haltebolzen haben vorzugsweise einen Kopf größeren Durchmessers
und einen Hals kleineren Durchmessers, ferner hat der Bund Durchgangsbohrungen für
die Köpfe der Haltebolzen sowie sich an diese in Umfangsrichtung anschließende Langlöcher,
deren Weite etwas größer als der Durchmesser des Halses der Haltebolzen ist.
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Durch Verdrehen der Dichtscheibe relativ zu den Haltebolzen wird somit
die Dichtscheibe infolge der an ihrem Bund angeordneten Keilflächen axial gegen
die Innenwand angepreßt.
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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnung erläutert, in der Fig. 1 schematisch im Schnitt eine erste
Ausführungsform einer Sicherheitsdichtung zeigt.
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Fig. 2a zeigt die Sicherheitsdichtung nach Fig. 1 beim Ausbau der
Hauptdichtung.
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Fig. 2b zeigt den Ausbau der Sicherheitsdichtung selbst.
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Fig. 3a zeigt eine weitere Ausführungsform der Sicherheitsdichtung.
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Fig. 3b zeigt die Sicherheitsdichtung nach Fig. 3a in der Position,
in der sie ausgewechselt werden kann.
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Fig. 4 und 5 zeigen in Draufsicht bzw.in Seitenansicht eine Einzelheit
der Dichtungsscheibe.
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Fig. 1 zeigt im Schnitt einen Teil einer Wand 10 eines nicht näher
dargestellen Rührbehälters, durch welche sich eine Welle 12 nach außen erstreckt.
Die Welle 12, die nicht-gezeigte Rührorgane zum Durchrühren des Inhalts des Rührbehälters
trägt, verläuft horizontal und sie ist geeignet gelagert und angetrieben, was nicht
dargestellt ist. An der Außenseite der Wand 10 ist eine Hauptdichtung 14 angeordnet,
die in Form einer Gleitringdichtung ausgebildet ist und die dazu dient, ein Austreten
des Rührgutes aus dem Inneren des Behälters nach außen zu verhindern.
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Die Hauptdichtung 14 ist bekannt und wird daher im einzelnen nicht
näher beschrieben. Die Hauptdichtung 14 ist in einem Dichtungsgehäuse 20 angeordnet,
das mittels Schrauben 22 an der Wand 10 befestigt ist. Zwischen dem Dichtungsgehäuse
20 und der Wand 10 ist eine Platte 16 eingebaut.
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In die Wand 10 ist ein Gewindering 24 eingesetzt und mit der Wand
z.B.
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durch eine Schweißnaht verbunden. In den Gewindering 24 ist ein Dichtring
26 eingeschraubt, der einen Bund 28 besitzt, welcher im eingebauten Zustand auf
der äußeren Stirnfläche des Gewinderinges 24 aufliegt, wie dargestellt. Zwischen
der äußeren Stirnfläche des Dichtringes 26 und der Platte 16 ist eine Dichtung 18,
z.B. in Form eines 0-Ringes, angeordnet. Ferner ist in eine Nut in der Mantelfläche
des Dichtringes 26 eine Dichtung in Form eines 0-Ringes 30 eingelegt, welcherdie
Abdichtung zwischen dem Dichtring 26 und dem Gewindering 24 übernimmt.
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Auf der Welle 12 sitzt axial einwärts von dem statischen und wandfesten
Dichtring 26 ein mitlaufender Dichtring 32, der auf seiner inneren zylindrischen
Fläche mit einer Nut versehen ist, in die eine Dichtung in Form eines D-Ringes 34
eingesetzt ist, welche gegenüber der Welle 12 abdichtet. Eine Feder 36, z.B. eine
Schraubenfeder, sucht den mitlaufenden Dichtring 32 ständig gegen die innere Stirnfläche
des ortsfesten Dichtringes 26 anzudrücken. Die Feder 36 stützt sich an einer mit
Außengewinde versehenen Dichtscheibe 38 ab, die fest, z.B. durch Schweißen, mit
der Welle 12 verbunden ist.
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Die Sicherheitsdichtung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt.
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Wie bereits erwähnt, wird die Abdichtung nach außen durch die Hauptdichtung
14 übernommen. Die Sicherheits-Dichtung, die im wesentlichen aus den beiden Dichtringen
26 und 32 besteht, dient u.a. dazu, die Hauptdichtung gegen das Eindringen von aggressivem
oder abrasivem Rührgut zu schützen.
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Zu diesem Zweck wird im Betrieb über eine in der Platte 16 ausgebildete
Bohrung 76 ein Spülmittel eingespeist, das gegenüber dem Rührgut neutral ist. Dieses
Spülmittel tritt aus der Bohrung 76 in einen Ringspalt 78 zwischen der Welle 12
und dem ortsfesten Dichtring 26 ein. Durch den Druck des Spülmittels wird der mitlaufende
Dichtring 32 gegen die Kraft der Feder 36 Vom statischen Dichtring 26 abgehoben,
so daß zwischen den beiden Dichtringen ein Spalt entsteht, durch welchen das Spülmittel
in das Innere des Behälters strömt und ein Rückströmen des im Behälter befindlichen
Produktes zur Hauptdichtung 14 verhindert. Ein Austreten des Spülmittels nach außen
wird durch die Hauptdichtung 14, den 0-Ring 18 und die weiteren in Fig. 1 dargestellten,
aber nicht näher bezeichneten 0-Ringe zwischen dem Dichtungsgehäuse 20 und der Hauptdichtung
14 verhindert.
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Sollte im Betrieb die Zufuhr des Spülmittels ausfallen, so wird der
Dichtring 32 durch die Feder 36 gegen den Dichtring 26 angedrückt.
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Die beiden Dichtringe haben mindestens im Bereich ihrer aufeinanderliegenden
Stirnfläche Notlaufeigenschaften, so daß, jedenfalls über eine begrenzte Zeitspanne,
eine Dichtwirkung zwischen den beiden aufeinanderliegenden Stirnflächen der beiden
Dichtringe 32 und 26 erzielt wird. Im übrigen erfolgt die Abdichtung nach außen
durch die 0-Ringe 34 und 30. Die beiden Dichtungen 26, 32 können z.B. aus Wolframkarbid
bestehen.
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Fig. 2a zeigt das Auswechseln der Hauptdichtung 14. Bisher war es
erforderlich, die Rühranlage für längere Zeit stillzusetzen und den Rührbehälter
zu entleeren, wenn die Gleitringdichtung 14 ausgewechselt werden mußte. Dies läßt
sich nunmehr mit der Sicherheitsdichtung vermeiden, die beim Ausbau und Auswechseln
der Dichtung 14 die Funktion einer Stillstandsdichtung
übernimmt,
durch welche ein Austritt des Rührproduktes nach außen verhindert wird.
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Zum Auswechseln der Hauptdichtung 14 werden die Schrauben 22 gelöst
und dann das Dichtungsgehäuse 20 zusammen mit der Platte 16 angehoben und ausgebaut.
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Auf die Welle 12 wird ein Klemmring 42 aufgesetzt und mit der Welle
verspannt, welcher einen Bund 44 aufweist, der wenigstens eine Durchgangsbohrung
für eine Schraube 46 besitzt. Mittels dieser Schraube 46 wird der Klemmring 42 mit
dem Dichtring 26 verbunden, der in seinem Bund 28 eine entsprechende Gewindebohrung
82 hat. Durch den Klemmring 42 wird die Welle 12 in ihrer Lage fixiert, so daß das
in der Zeichnung nicht-dargestellte äußere Lager abgebaut und die Hauptdichtung
14 von der Welle abgezogen werden kann. Die Abdichtung gegen einen Austritt des
Rührgutes nach außen erfolgt durch die 0-Ringe 30 und 34. Da ferner der Dichtring
32 durch die Feder 36 gegen den Dichtring 26 angepreßt wird, liegen die einander
zugewandten Stirnflächen der beiden Dichtringe fest aufeinander und verhindern damit
ein Eindringen des Rührgutes längs dieser Stirnflächen.
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Fig. 2b zeigt den Ausbau der Sicherheits-Dichtung selbst.
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Wenn es erforderlich wird, die Sicherheitsdichtung, z.B. infolge Verschleißes,
auszuwechseln, wird zunächst, wie vorstehend beschrieben, die Hauptdichtung 14 ausgebaut
und der Klemmring 42 angebracht. An der Außenseite der Wand 10 wird nach dem Ausbau
der Hauptdichtung 14 ein Hilfsdichtgehäuse 48 mittels Schrauben 50 befestigt. Zwischen
dem Hilfsdichtgehäuse 48 und der Wand 10 ist eine Dichtung, z.B. in Form eines 0-Ringes
56 angeordnet. Das Hilfsdichtgehäuse 48 hat einen Lagerteil 52, in welchem die Welle
12 gelagert und geführt ist. Zwischen der Welle 12 und dem Lagerteil 52 ist eine
Dichtung in Form eines 0-Ringes 54 einge--baut.
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Nunmehr wird die Welle 12 gedreht, wodurch der Dichtring 26, der über
die Schraube 46 und den Klemmring 42 mit der Welle 12 verbunden ist, aus dem
Gewindering
24 herausgeschraubt wird. Die Welle 12 führthierbei ausser ihrer Drehbewegung auch
eine Axialbewegung aus. Ist der Dichtring 26 vollständig aus dem Gewindering 24
ausgeschraubt, wird die Welle 12 axial verschoben, bis die Dichtscheibe 38 an dem
Gewindering 24 anstößt, worauf durch weiteres Drehen der Welle 12 die Dichtscheibe
38 in den Gewindering 24 eingeschraubt wird, bis der Bund 40 der Dichtsheibe 38
Kontakt mit einer,z.B. in Form eines 0-Ringes 58 ausgebildeten Dichtung hat, der
in einer Nut in der inneren Stirnwand des Gewinderinges 24 angeordnet ist. Die Funktion
der Abdichtung nach außen übernimmt somit, wie Fig. 2b zeigt, der 0-Ring 58.
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Während des Herausdrehens des Dichtringes 26 aus dem Gewindering 24
auftretende Leckagen werden im HilfsDichtgehAuse 48 aufgefangen und über einen Auslaß
80 abgeführt. Die Abdichtung des Hilfsdichtgehäuses erfolgt, wie bereits erwähnt,
über die 0-Ringe 54 und 56.
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Sobald die Dichtscheibe 38 in den Gewindering 24 voll eingeschraubt
und damit eine Abdichtung bewirkt ist, kann das Hilfsdichtgehäuse 48 abgebaut und
die Dichtringe 26 und 32 zusammen mit ihren 0-Ringen 30 und 34 sowie der Feder 36
ausgetauscht werden.
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Beim Einbau der Hauptdichtung 14 bzw. der Sicherheitsdichtung 26,
32 wird in umgekehrter Weise vorgegangen.
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Die Fig. 3a und 3b zeigen eine modifizierte Ausführungsform der Sicherheitsdichtung.
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Fig. 3a zeigt den normalen Betriebszustand, wobei aus Gründen der
Einfachheit die Hauptdichtung nicht dargestellt ist.
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Die Arbeitsweise während des Betriebes ist dieselbe, wie bei der Ausführungsform
nach Fig. 1, d.h. über die in Fig. 3a nicht-gezeigte Bohrung in der Platte 16 wird
das Spülmittel eingeleitet, durch dessen Druck der Dichtring 34 axial vom Dichtring
26 abgehoben wird, so daß durch den Spalt zwischen beiden das Spülmittel in das
Innere des Rührbehälters
fließt und ein Austritt des Rührgutes
nach außen zur Hauptdichtung verhindet wird. Abweichend von Fig. 1 ist hier anstelle
des Gewinderinges 24 ein Haltering 62 in der Wand 10 angeordnet, in welchen der
Dichtring 26 nur axial eingeschoben ist, da sowohl der Dichtring 26 als auch der
Haltering 62 kein Gewinde haben. Der Dichtring 26 ist mit dem Haltering 62 bei dieser
Ausführungsform mittels einer Schraube 60 verbunden.
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Der Ausbau der Hauptdichtung erfolgt praktisch in derselben Weise
wie anhand von Fig. 2a beschrieben worden ist.
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Soll hingegen die Sicherheitsdichtung selbst, d.h. sollen die Dichtringe
26 und 32 ausgewechselt werden, so wird folgendermaßen vorgegangen.
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An dem Haltering 62 sind wenigstens zwei diametral gegenüberliegende
Haltebolzen 64 befestigt. Die Haltebolzen 64, die an ihrem einen Ende einen Gewindeschaft
haben, sind in entsprechende Gewindebohrungen in der inneren Stirnfläche des Halteringes
62 eingeschraubt. Sie haben ferner einen Kopf 66 und einen Hals 68, wobei der Durchmesser
des Halses 68 kleiner ist als der des Kopfes 66. Ihre Mittelachsen verlaufen praktisch
parallel zur Mittelachse der Welle 12.
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Die Dichtscheibe 38 hat hier einen längs ihres Außenumfangs verlaufenden
Bund 84, in welchem den Köpfen 66 der Haltebolzen 64 entsprechende Durchgangslöcher
70 ausgebildet sind. An jedes Durchgangsloch 70 schließt sich in Umfangsrichtung
des Bundes 84 in beiden Richtungen,von dem Durchgangsloch 70 aus gesehen, ein Langloch
72 an, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Die Breite der Langlöcher 72 ist etwas größer
als der Durchmesser des Halses 68 der Haltebolzen 64.
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An der Unterseite, d.h. an der nach innen zum Rührbehälter gerichteten
Seite,ist der Bund 84 mit Keilflächen 74 ausgestattet, wie Fig. 5 zeigt, die von
der Mitte der Durchgangsbohrung 70 aus nach beiden Seiten verlaufen und sich mindestens
über den Bereich der Langlöcher 72 erstrecken.
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Sollen nun die Dichtringe 26 und 32 ausgebaut bzw. ausgewechselt werden,
so werden, wie oben beschrieben, zunächst die Hauptdichtung und die Platte 16 ausgebaut,
worauf die Schraube 60 gelöst wird. Dann wird die Welle 12 axial nach außen bewegt.
Durch die Dichtscheibe 38, die mit der Welle fest verbunden, zweckmäßigerweise verschweißt
ist, wird über die Feder 36 und den Dichtring 32 der Dichtring 26 axial aus dem
Haltering 62 hinausgeschoben. Während dieser Bewegung tauchen die Köpfe 66 der Haltebolzen
64 in die Durchgangsbohrungen 70 der Dichtscheibe 38 ein und treten aus diesen Bohrungen
wieder aus, wie in Fig. 3b gezeigt ist, bis der Bund 84 der Dichtscheibe 38 im Bereich
des Halses 68 der Haltebolzen 64 zu liegen kommt, wie ebenfalls Fig. 3b zeigt. Die
Höhe des Bundes 84 ist zu diesem Zweck geringer als die axiale Länge des Halses
68. Nun wird die Welle 12 und damit die Dichtscheibe 38 gedreht, wodurch der Hals
68 der Haltebolzen 64 in das jeweilige Langloch 72 (Fig. 4) des Bundes 64 eintritt.
Da dem Behälter zugewandte Fläche des Bundes 84 als Keilfläche 74 ausgebildet ist,
wie Fig. 5 zeigt, wird durch diese Verdrehung der Dichtscheibe 38 relativ zu den
Haltebolzen 64 die Dichtscheibe 38 mit ihrer Stirnfläche 86 gegen den 0-Ring 58
angedrückt, der in einer Ringnut in der inneren Stirnfläche des Halteringes 62 sitzt,
wie in Fig. 3b dargestellt ist.
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Damit wird eine Abdichtung des Innenraumes des Rührbehälters nach
außen bewirkt.
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Der 0-Ring 30 des Dichtringes 26 hat in dieser Position, in der also
bereits eine vollständige Abdichtung nach außen durch die Dichtscheibe 38 und den
0-Ring 58 erreicht ist, die Bohrung des Halteringes 62 noch nicht verlassen, so
daß während dieses Vorganges kein Rührgut nach außen gelangen kann, weshalb das
anhand von Fig. 2b beschriebene Hilfs-Dichtgehäuse entfallen kann.
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Sobald die Dichtscheibe 38 gegen den 0-Ring 58 angepreßt ist und die
Dichtwirkung eingetreten ist, können die Dichtringe 26 und 32 aus dem
Haltering
62 herausgezogen und ausgewechselt werden.
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