DE3841301A1 - Verfahren und mittel zur reinigung einer abdichtung fuer eine in einem armaturengehaeuse hauptsaechlich axial bewegbar gefuehrte stange - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Mittel zur Reinigung einer Abdichtung für eine in einem Armaturengehäuse hauptsäch­ lich axial bewegbar geführte Stange nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zwei sich in Einzelheiten unterscheidende, in ihrer grundsätz­ lichen Wirkungsweise jedoch gleichwertige Dichtungsanordnungen der einleitend gekennzeichneten Gattung sind in der Patentan­ meldung PCT/EP 88/00 027 beschrieben (Ansprüche 55 bis 65 und Figuren 74 bis 80). Der vorgenannten Druckschrift ist zu ent­ nehmen, daß der von den beiden Dichtungen, der Stange und dem Armaturengehäuse gebildete Ringraum durch ein Umlenkteil in zwei hintereinandergeschaltete, miteinander verbundene, voll­ ständig durchströmte Teilräume unterteilt wird. Bei der bekann­ ten Abdichtung wird allerdings der außenliegende Teilraum zuerst mit frischem Reinigungsmittel beschickt, das anschlie­ ßend dem nachgeschalteten innenliegenden Teilraum zugeführt wird. Da der innenliegende Teilraum mit der ihn begrenzenden Stange hinsichtlich der durchzuführenden Reinigung der kri­ tischste Bereich ist, muß bei der bekannten Abdichtung in diesem Bereich noch eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit sichergestellt sein. Dies bedingt wiederum einen bestimmten Druckverlust des Reinigungsmittels auf dem Wege durch diesen Bereich, so daß zwangsläufig an der Verbindungsstelle zwischen dem innenliegenden und dem außenliegenden Teilraum, der sich in der Nachbarschaft einer der beiden Dichtungen befindet, ein hinreichend großer statischer Druck im Reinigungsmittel vorlie­ gen muß. Aus Sicherheitsgründen wird jedoch allgemein ange­ strebt, daß das Reinigungsmittel innerhalb der Abdichtung möglichst drucklos vorliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abdichtung der einleitend gekennzeichneten Gattung derart weiterzubilden, daß alle Bereiche der Abdichtung gleichermaßen zuverlässig und lageunabhängig vom Reinigungsmittel durchströmt werden, und daß die Beaufschlagung der Abdichtung mit Reinigungsmittel nahezu drucklos erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das frische Reinigungsmittel dem innenliegenden Teilraum mit einer tangentialen Geschwindigkeitskomponente unmittelbar zugeführt wird, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Reinigungsmittels auf dem Wege zwischen einer Ein- und Auslauföffnung der Teilräume abnimmt, und daß die dem Reinigungsmittel beim Ein­ tritt in den innenliegenden Teilraum innewohnende Energie im wesentlichen nur in kinetischer Energie vorliegt.

Durch die unmittelbare Zuführung des Reinigungsmittels zum innenliegenden Teilraum wird dieser reinigungstechnisch kri­ tischste Bereich mit dem frischen Reinigungsmittel beauf­ schlagt. In der bevorzugten Einbaulage der Stange, nämlich der senkrechten, durchströmt das Reinigungsmittel aufsteigend den innenliegenden Teilraum, trifft auf die Dichtung an dessen Ende, um dann umgelenkt und gegebenenfalls mit abgereinigtem Material beladen, nach unten über den außenliegenden Teilraum abzuströmen. Durch die tangentiale Geschwindigkeitskomponente des in den innenliegenden Teilraum eintretenden Reinigungsmit­ telstrahles überlagert sich der axialen Strömungsbewegung eine rotative Komponente, so daß das Reinigungsmittel sowohl den innenliegenden als auch den außenliegenden Teilraum spiralför­ mig durchströmt. Durch die rotative Strömungskomponente wird sichergestellt, daß alle Bereiche der Abdichtung, der innen­ liegende und außenliegende Teilraum, gleichermaßen zuverlässig und lageunabhängig durchströmt werden, und daß das durch die Teilräume bevorratete Reinigungsmittelvolumen im Rahmen der vorgesehenen mittleren Verweilzeit vollständig ausgetauscht wird. Die Stange kann daher auch ohne weiteres waagerecht angeordnet sein kann, wobei ihre spiralförmige Umströmung alle Bereiche der vorgenannten Teilräume zwangsläufig erfaßt. Da die dem Reinigungsmittel beim Eintritt in den innenliegenden Teilraum innewohnende Energie im wesentlichen nur in kineti­ scher Energie vorliegt, ist von vornherein sichergestellt, daß das Reinigungsmittel nicht unter Druck an den Dichtungen ansteht. Damit der Transport des Reinigungsmittels durch die Teilräume unter diesen Bedingungen strömungsmechanisch gelingt, ist weiterhin vorgesehen, daß die Geschwindigkeit des Reini­ gungsmittels auf seinem Strömungsweg durch entsprechende Querschnittserweiterung abnimmt. Durch die dadurch bedingte Druckerhöhung können die geringen, aber dennoch unvermeidbaren Druckverluste des Strömungsmittels auf dem Wege durch die Teilräume kompensiert werden, ohne daß der in die Abdichtung eintretende Reinigungsmittelstrahl einen nennenswerten statischen Überdruck aufweist.

Zur Ausführung des Verfahrens werden erfindungsgemäß Mittel vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Achse der Einlauföffnung unter einem Winkel gegen die radiale Rich­ tung orientiert ist, daß der Durchtrittsquerschnitt des innen­ liegenden Teilraumes um ein Vielfaches größer als der Quer­ schnitt der Einlauföffnung und jener des außenliegenden Teil­ raumes größer als der des innenliegenden ist, und daß ein Über­ lauf-Ringspalt die beiden Teilräume miteinander verbindet.

Durch die unter einem Winkel gegen die radiale Richtung orien­ tierte Einlauföffnung wird eine eindeutige Umströmung der Stange erreicht. Eine reine tangentiale Orientierung der Ein­ lauföffnung ist nicht erforderlich, wird jedoch erfindungsgemäß auch nicht ausgeschlossen. Durch die beträchtliche Quer­ schnittserweiterung vom Querschnitt der Einlauföffnung auf den Durchtrittsquerschnitt des innenliegenden Teilraumes erreicht man, daß letzterer über die dem Reinigungsmittelstrahl innenwohnende kinetische Energie ohne nennenswerte Druckdiffe­ renz spiralförmig durchströmt wird. Gaseinschlüsse und gegebenenfalls abzureinigendes Material werden durch die Spiralströmung bis in den Bereich des Überlauf-Ringspaltes einwandfrei ausgetragen. Das über den Überlauf-Ringspalt rota­ tiv nach außen abströmende Reinigungsmittel reißt Gasblasen und abzureinigendes Material mit sich und spült diese Beimengungen über den außenliegenden Teilraum, dessen Durchtrittsquerschnitt gegenüber den vorangehenden abermals vergrößert ist, einwand­ frei aus.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mittel ist weiterhin vorgesehen, den Durchtrittsquerschnitt des innenliegenden Teilraumes im Bereich seiner Einlauföffnung größer als in dem nachgeordneten Bereich auszubilden. Der Über­ gang zum querschnittkleineren nachgeordneten Bereich kann dann stetig oder unstetig ausgeformt sein. Durch diese Maßnahme wird, in noch stärkerem Maße als bereits durch die Hauptaus­ führung gegeben, sichergestellt, daß der statische Druck hinter der Einlauföffnung im Bereich des innenliegenden Teilraumes nur unwesentlich gegenüber dem statischen Druck in der Einlauföff­ nung ansteigt. Dieser Effekt resultiert aus dem wirkungsmäßig schlechten Druckumsatz, der an dieser Stelle jedoch gewünscht ist, der unstetigen Querschnittserweiterung.

Es ist von Vorteil, wie dies eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mittel vorsieht, wenn die axiale Erstreckung des innenliegenden Teilraumes gleich oder größer als der maxi­ male Hub der Stange ausgebildet ist. Dadurch wird sicherge­ stellt, daß beim Schaltvorgang der Stange mit maximalem Hub kein Produkt aus dem Innenraum des Armaturengehäuses in den Außenbereich der Armatur, also unmittelbar durch den innenlie­ genden Teilraum hindurch, verschleppt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend erläutert.

Die Figur zeigt einen Mittelschnitt durch eine Ausführungsform der Abdichtung in Verbindung mit einer in ihr angeordneten Stange 1.

Letztere ist im Ausführungsbeispiel als Druckaus­ gleichskolben eines unter Produktdruck nahezu kräftefrei beweg­ baren Schließgliedes ausgebildet, welches in der Figur nicht dargestellt ist. Derartige Druckausgleichskolben besitzen den relativ großen Querschnitt des Schließgliedes und stellen im Bereich ihrer Armaturengehäusedurchführung besonders hohe Anforderungen an die Reinigung ihrer Abdichtung. Die erfin­ dungsgemäße Abdichtung ist jedoch auch für alle anderen haupt­ sächlich axial bewegbar geführte Stangen mit beliebigen Durch­ messern gleichermaßen geeignet. Ein Armaturengehäuse 2 a, welches nur zu einem Teil abgebildet ist, weist im Bereich der Durchführung der Stange 1 einen Flansch 2 b auf. Ein Gehäusever­ schlußteil 3 ist über einen Gehäuseflansch 3 i und mittels geeigneter Verbindungsmittel 10 mit dem Flansch 2 b des Arma­ turengehäuses 2 a verbunden. Das Gehäuseverschlußteil 3 ist einerseits über eine Gehäusedichtung 8 im Armaturengehäuse 2 a abgedichtet, und es hat andererseits die Aufgabe, die haupt­ sächlich axial bewegbare Stange 1 zwischen einem Innenraum 2 des Armaturengehäuses 2 a und dessen Umgebung abzudichten und zu führen. Die Abdichtung der Stange 1 erfolgt über zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordnete Stangendichtungen 6 und 7, die in einer oberen bzw. unteren Gehäusebegrenzung 3 g bzw. 3 h angeordnet sind. Die Führung der Stange 1 im Gehäusever­ schlußteil 3 besorgt ein unterhalb der zweiten Stangendichtung 7 in der unteren Gehäusebegrenzung 3 h angeordneter Führungsring 9. Die erste und zweite Stangendichtung 6 bzw. 7 begrenzen in Verbindung mit der von den beiden Stangendichtungen umschlosse­ nen Stange 1 einen nicht näher bezeichneten Ringraum, der an den Innenraum 2 des Armaturengehäuses 2 a angrenzt. Ein Umlenkteil 3 d, das im Bereich der zweiten Stangendichtung 7 mit der Wandung des Gehäuseverschlußteils 3 verbunden ist, teilt den vorgenannten Ringraum in einen innenliegenden Teilraum 3 a und einen außenliegenden Teilraum 3 b. Beide Teilräume 3 a und 3 b sind im Bereich der ersten Stangendichtung 6 über einen Überlauf-Ringspalt 3 c miteinander verbunden. An ihrem dem Überlauf-Ringspalt 3 c abgewandten Ende weisen die Teilräume 3 a und 3 b jeweils einen Anschluß für die Zu- bzw. Abfuhr von Reinigungsmittel auf. Hierzu ist am innenliegenden Teilraum 3 a eine Einlauföffnung 3 e vorgesehen, die unter einem Winkel gegen die radiale Richtung orientiert und mit einem Zulaufrohr 4 verbunden ist. Der außenliegende Teilraum 3 b besitzt an dem vorgenannten Ende eine Auslauföffnung 3 f, die sich in ein Ablaufrohr 5 fortsetzt. Der Durchtrittsquerschnitt des innen­ liegenden Teilraumes 3 a ist im Bereich seiner Einlauföffnung 3 e zunächst größer als in dem nachgeordneten Bereich ausgebildet. Der Zweck dieser Maßnahme wurde vorstehend erläutert. Der Übergang zwischen den unterschiedlichen Durchtrittsquerschnit­ ten ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel näherungsweise stetig ausgeformt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Gehäuseverschluß­ teils 3 ergeben sich zwei hintereinandergeschaltete, miteinan­ der verbundene Teilräume 3 a und 3 b, die infolge der gewählten Anordnung von Ein- und Auslauföffnung 3 e bzw. 3 f hintereinander und jeweils vollständig durchströmt werden.

In der dargestellten senkrechten Einbaulage der Stange 1 werden die Vorteile der erfindungsgemäßen Abdichtung in besonderer Weise deutlich. Das Reinigungsmittel wird über das Zulaufrohr 4 zugeführt und gelangt über die Einlauföffnung 3 e mit einer tangentialen Geschwindigkeitskomponente in den innenliegenden Teilraum 3 a. Die zweite Stangendichtung 7 wird dabei unmittel­ bar bespült. Infolge der tangentialen und der zwangsläufig sich einstellenden axialen Geschwindigkeitskomponente erfolgt eine spiralförmige Umströmung der Stange 1, wobei Gasblasen und gegebenenfalls abzureinigendes Material vom Reinigungsmittel in den oberen Bereich des innenliegenden Teilraumes 3 a gespült werden. Die erste Stangendichtung 6 wird nunmehr über einen nicht dargestellten Ringspalt an ihrer Kontaktstelle zur Stange 1 mit Reinigungsmittel bespült. Am oberen Ende des innenliegen­ den Teilraumes 3 a erfolgt nun eine Umlenkung der Strömung über den Überlauf-Ringspalt 3 c, der den außenliegenden Teilraum 3 b mit dem innenliegenden Teilraum 3 a verbindet.

Das Reinigungsmittel strömt im außenliegenden Teilraum 3 b abwärts und verläßt diesen über die Auslauföffnung 3 f und das Ablaufrohr 5. Die Durchtrittsquerschnitte vergrößern sich in Richtung des Strömungsweges des Reinigungsmittels gesehen, so daß keine nennenswerte Druckerhöhung im Bereich der ersten Stangendichtung 6 erforderlich ist, um das Reinigungsmittel über den Überlauf-Ringspalt 3 c und durch den anschließenden außenliegenden Teilraum 3 b zu transportieren. Die dem Reini­ gungsmittel beim Eintritt in den innenliegenden Teilraum 3 a innenwohnende kinetische Strömungsenergie kann so bemessen werden, daß diese für eine sichere Durchströmung des innenlie­ genden Teilraumes 3 a ausreicht, ohne daß ein nennenswerter statischer Überdruck gegenüber der Umgebung des Gehäusever­ schlußteils 3 erforderlich ist.

In der vorgenannten senkrechten Einbaulage der Stange 1 verbleibt nach Beendigung der Reinigung eine Restmenge an Rei­ nigungsmittel oder Sterilflüssigkeit im innenliegenden Teilraum 3 a, da das Umlenkteil 3 d die Wirkung eines Wehres besitzt. Dadurch ist die Stange 1 auf ihrer gesamten Länge innerhalb des innenliegenden Teilraumes 3 a benetzt. Produkt, welches aus dem Innenraum 2 infolge der Schaltbewegung der Stange 1 in den innenliegenden Teilraum 3 a möglicherweise verschleppt wird, kann dort nicht antrocknen und bleibt in der Reinigungsphase leicht abspülbar. Darüber hinaus ergibt sich durch die Benetzung der Stange 1 im Bereich ihrer Abdichtung eine verminderte Schaltkraft infolge eines reduzierten Reibungskoef­ fizienten zwischen den Stangendichtungen 6 und 7 und der Stange 1.

Die in der erfindungsgemäß dargestellten Abdichtung gezeigten Stangendichtungen 6, 7 weisen eine Form auf, die sich hinsicht­ lich ihrer Abstreifwirkung als besonders vorteilhaft herausge­ stellt hat. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Dichtungsform beschränkt. Es kann auch jede andere Dichtungsform, die geeignet ist, eine hauptsächlich axial bewegbare Stange abzudichten, Verwendung finden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Reinigung einer Abdichtung für eine in einem Armaturengehäuse hauptsächlich axial bewegbar geführte Stange, insbesondere für Armaturen, an die hohe sanitäre Ansprüche gestellt werden, wobei zwei Dichtungen, die in einem axialen Abstand voneinander im Armaturengehäuse ange­ ordnet sind, in Verbindung mit der von den beiden Dichtungen umschlossenen Stange einen Ringraum begrenzen, der an den Innenraum des Armaturengehäuses angrenzt und der durch ein Umlenkteil in zwei hintereinander geschaltete, miteinander verbundene, vollständig durchströmte Teilräume unterteilt wird, von denen sich der innenliegende Teilraum von Dichtung zu Dichtung erstreckt und die an ihrem einer Verbindungs­ stelle abgewandten Ende jeweils einen Anschluß für die Zu- bzw. Abfuhr von Reinigungsmittel aufweisen, dadurch gekenn­ zeichnet,

• daß das frische Reinigungsmittel dem innenliegenden Teilraum (3 a) mit einer tangentialen Geschwindigkeits­ komponente unmittelbar zugeführt wird, daß die Strömungs­ geschwindigkeit des Reinigungsmittels auf dem Wege zwischen einer Ein- und Auslauföffnung (3 e bzw. 3 f) der Teilräume abnimmt, und daß die dem Reinigungsmittel beim Eintritt in den innenliegenden Teilraum (3 a) innewohnende Energie im wesentlichen nur in kinetischer Energie vor­ liegt.

2. Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• daß die Achse der Einlauföffnung (3 e) unter einem Winkel gegen die radiale Richtung orientiert ist, daß der Durchtrittsquerschnitt des innenliegenden Teilraumes (3 a) um ein Vielfaches größer als der Querschnitt der Einlauf­ öffnung ist und jener des außenliegenden Teilraumes (3 b) größer als der des innenliegenden ist, und daß ein Überlauf-Ringspalt (3 c) die beiden Teilräume (3 a und 3 b) miteinander verbindet.

3. Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

• daß der Durchtrittsquerschnitt des innenliegenden Teil­ raumes (3 a) im Bereich seiner Einlauföffnung (3 e) größer als in dem nachgeordneten Bereich ausgebildet ist, und daß der Übergang zwischen den Bereichen unterschiedlichen Durchtrittsquerschnittes stetig oder unstetig ausgeformt ist.

4. Mittel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

• daß die axiale Erstreckung des innenliegenden Teilrau­ mes (3 a) gleich oder größer als der maximale Hub der Stange (1) ausgebildet ist.