DE4001731C2 - Stopfbuchs-Dichtungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Wartung der Stopfbuchs-Dichtungsanordnung für einen Stößel eines Druckbehälters insbesondere eines Ventilschiebers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Einrichtung ist bekannt geworden aus dem Bulletin 11.00 "TAPCO Slide Valves", März 1982. Eine Wartung der Stopfbuchs-Dichtungsanordnungen für den Stößel eines Druckbehälters insbesondere des Ventilschiebers ist wichtig, um Beschädigungen und ein Festsitzen des Stößels zu vermeiden. Für solche Wartung mußte jedoch der Ventilschieber bisher außer Betrieb genommen bzw. der Druckbehälter vom Druck entlastet werden, wenn Teile der Stopfbuchs-Dichtungsanordnung für die Wartung entfernt werden mußten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der in Rede stehenden Art Vorkehrungen zu treffen, um eine Wartung im Betrieb des Ventilschiebers und gegebenenfalls während normaler Druckbeaufschlagung des Druckbehälters vornehmen zu können und um eine kontrollierte Anwendung des Reinigungs-Strömungsmittels zu ermöglichen.

Bei der bekannten Einrichtung mußte der Betrieb des Druckbehälters zur Wartung der äußeren Primär-Dichtungsanordnung unterbrochen werden, und es war das Reinigungs-Strömungsmittel in ständiger Berührung mit dem Strömungsmittel des Druckbehälters und zeitweilig nicht ausreichend kontrolliert.

Anspruch 2 kennzeichnet eine spezielle Ausgestaltung der Einrichtung zur Begrenzung der axial nach außen gerichteten Bewegung der äußeren Sekundär-Dichtungsanordnung.

Die Ansprüche 3 und 4 kennzeichnen unterschiedliche Ausgestaltungsmöglichkeiten mit unterschiedlicher Anordnung der Zufuhrleitung für ein Reinigungs-Strömungsmittel.

Anspruch 5 kennzeichnet eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung. Diese Ausgestaltung sorgt für eine regulierte Anwendung von Reinigungs-Strömungsmittel, so daß sowohl übermäßige Reinigung mit Beschädigungs- bzw. Erosionsgefahr des Stößels, aber auch nicht ausreichende Reinigung und Eintritt von Feststoffpartikeln vermieden werden.

Zum Stande der Technik ist auch auf die Literaturstelle US-A.K. Velan: New test work sheds light on criteria for nuclear valvestem seals and packing, in: Air, Gas and Liquid Handling, Dec. 1973, S. 54-56, zu verweisen. Diese Literaturstelle offenbart bereits auch eine Stopfbuchs-Dichtungsanordnung mit innerer und äußerer Primär-Dichtungsanordnung und dazwischen angeordneter innerer und äußerer Sekundär-Dichtungsanordnung, eine abgefederte Stopfbuchsbrille, eine Einrichtung zum Einleiten von Dichtungs-Strömungsmittel sowie auch Leckage-Ableitungen.

Zum Stand der Technik ist weiterhin auch auf die US-PS 3 176 996, GB-PS 12 94 341, DE-OS 20 39 276 und DD 2 43 541 zu verweisen, bei denen jedoch durchwegs die Möglichkeit einer Wartung einer Stopfbuchs-Dichtungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 weder gegeben noch nahegelegt worden ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 3 beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Druckbehälters in Form eines Schieberventils mit einer Stopfbuchs-Dichtungsanordnung in einer Aus­ führungsform der Erfindung, aus der schematisch ein System zur Einleitung eines Reinigungsströmungsmittels in den Zwischen­ raum in einem Durchlaßring der Abdichtbuchse hervorgeht,

Fig. 2 einen vergrößerten Vertikalschnitt der Stopfbuchs-Dichtungsanordnung in Fig. 1, und

Fig. 3 einen vergrößerten Vertikalschnitt der Stopfbuchs-Dichtungsanordnung in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Bezugnehmend auf die Einzelheiten der vorstehend beschrie­ benen Zeichnungen hat das in Fig. 1 gezeigte Ventil 10 einen Ventilkörper 11 mit einem diesen durchlaufenden Strömungsweg 12 und einem Verschlußglied (13), das im Ventilkörper beweglich ist, um den Strömungsweg zu öffnen und zu schließen. Bei dem gezeigten Ventil strömt ein Strömungsmittel von rechts nach links und tritt somit in einen sich nach innen verjüngenden Abschnitt 14, der an seinem inneren Ende eine verengte Öffnung 15 hat, und das Verschlußglied 13 ist mit dem inneren Ende eines Stößels 16 verbunden, der sich aus dem Körper nach außen zu einer Kupplung 18 an seinem Ende erstreckt, die mit einer Betäti­ gungseinrichtung verbunden werden kann, die an einem Joch über dem Ventilkörper sitzt. Der Stößel hat an seinem Ende eine T-förmige Ausbildung, die in einen T-förmigen Schlitz im Verschlußglied paßt, und das Verschlußglied ist in Führungschlitzen in den Seiten des Ventilkörpers aufge­ nommen, um ihn mit dem Stößel verbunden zu halten, so daß das Verschlußglied zwischen der in Fig. 1 gezeigten ge­ schlossenen Stellung und einer offenen Stellung oberhalb der Öffnung 15 hin- und herbewegt werden kann. Das gezeigte Ventil ist insbesondere zur Steuerung von Strömungsmitteln mit hoher Temperatur und einem korrosiven Verhalten geeig­ net, die Innenseite des Ventilkörpers ist daher mit einem sehr hitze- und korrosionsfestem Material verbunden.

Der Stößel erstreckt sich durch eine Stopfbuchs-Dichtungsanordnung mit einem rohrförmigen Teil 19, das im oberen Ende des Ventil­ körpers sitzt, um einen Ringraum um den Stößel 16 zu bil­ den. Wie Fig. 2 zeigt, hat das untere bzw. innere Ende des rohrförmigen Teils einen daran ausgebildeten Sitz 21, und das obere und äußere Ende hiervon ist offen, um Dichtungs­ anordnungen und andere Teile in dem Raum stapeln zu können. Somit sitzt eine erste, innere Dichtungsanordnung 22 auf dem Sitz, deren Dichtungselemente um den Stößel innerhalb des Innendurchmessers 20 des rohrförmigen Teils 19 dicht­ sitzend aufgenommen ist. Ein Durchlaßring 23 sitzt in dem Raum über der inneren Primärdichtungsanordnung 22 und hat einen Innendurchmesser 25, der den Stößel mit einem geringen Abstand umgibt, und das rohrförmige Teil 19 hat eine Öffnung 24 gegenüber dem Durchlaßring, um ein Reini­ gungsströmungsmittel von einer daran angeschlossenen Quelle in einer später beschriebenen Weise in den Zwischenraum einzuleiten. Ein Abstandsring 26 befindet sich zwischen dem Durchlaßring und der inneren Dichtungsanordnung, obwohl der Abstandsring auch einstückig mit dem Durchlaßring ausgebil­ det sein kann.

Der Durchlaßring hat einen oberen Abschnitt 27 mit gerin­ gerer Dicke, um einen etwas größeren Abstand zwischen ihm und dem Innendurchmesser 20 des rohrförmigen Teils und dem Stößel 16 zu bilden. Das obere Ende des Abschnitts 27 ist geschlitzt oder in anderer Weise mit Öffnungen 28 versehen, durch die ein Reinigungsströmungsmittel von der Außenseite des oberen Abschnittes 27 zu dessen Innenseite und damit in den dort bestehenden Zwischenraum strömen zu können. Die Anordnung des oberen Abschnitts gegenüber der Öffnung 24 im rohrförmigen Teil 19 lenkt das Reinigungsströmungsmittel ab, das sonst den Stößel beschädigen könnte.

Die Dichtungsbuchse hat außerdem eine Sekundärdichtungs­ anordnung 29, die in dem Raum zwischen dem rohrförmigen Teil und dem Stößel über dem Durchlaßring 23 angeordnet ist. Wie zuvor beschrieben, hat die Sekundärdichtungs­ anordnung innere und äußere bzw. untere und obere Ab­ schnitte 30 und 31 mit Dichtungselementen ähnlich denen der Dichtungsanordnung 22, sowie einen Abstandsring 32, der zwischen diesen angeordnet ist. Der Abstandsring sitzt etwa gegenüber einer Öffnung 33, die im rohrförmigen Teil ausge­ bildet ist und durch die ein Dichtmittel in den Raum zwi­ schen den Abschnitten 30 und 31 der Dichtungsanordnung ein­ geleitet werden kann. Der Abstandring 32 hat einen verklei­ nerten mittleren Teil, der einen größeren Zwischenraum zwi­ schen ihm und dem Innendurchmesser des rohrförmigen Teils und dem Stößel schafft, sowie Öffnungen 34, um ein Dicht­ mittel durch die Öffnungen 33 und 34 einleiten zu können, um den Raum zwischen den Dichtungsanordnungsabschnitten 30 und 31 und dem Stößel mit Dichtmittel zu füllen. Das Dicht­ mittel kann der Öffnung 33 über ein geeignetes, damit ver­ bundenes Anschlußstück zugeführt werden, wie durch unter­ brochene Linien angegeben ist. Der Ring 32 besteht aus ge­ teilten Abschnitten, die an ihren Enden Flansche haben, die auseinandergedrückt werden, um die Abschnitte 30 und 31 mit Druck zu beaufschlagen, wenn ein Dichtmittel zwischen sie eingeleitet wird.

Die Abdichtungsbuchse hat auch eine äußere bzw. obere Primär­ dichtungsanordnung 35, die zwischen dem äußeren Ende des Raums zwischen dem Stößel und dem rohrförmigen Körper über der Sekundärdichtungsanordnung 29 sitzt. Diese zweite Primärdichtungsanordnung, die der ersten Primärdichtungs­ anordnung 22 in so weit gleich ist, als sie aus mehreren übereinandergestapelten Dichtungselementen besteht, die in dem Raum zwischen dem rohrförmigen Teil und dem Stößel dichtsitzend aufgenommen sind, sitzt auf dem oberen Ende eines Rings 36, der auf dem oberen Ende des oberen Ab­ schnitts 31 der Sekundärdichtungsanordnung aufsitzt.

Der Ring 36 hat eine ringförmige Ausnehmung 37 an seinem Außendurchmesser, um das innere Ende eines Bolzens 38 aufzunehmen, der durch das rohrförmige Teil geschraubt ist, wobei sich sein inneres Ende etwa gegenüber dem unteren Ende der Ausnehmung 37 befindet. Der Bolzen 38 hält somit, wenn er sich in seiner inneren Stellung befindet, die Sekundärdichtungsanordnung fest, wenn ein Dichtmittel durch die Öffnung 33 eingeleitet wird, um die äußere bzw. obere Primärdichtungsanordnung 35 zu ersetzen. Der Bolzen 38 kann selbstverständlich auch aus der Ausnehmung 37 entfernt werden, um den Ring 36 ebenso wie die Sekundär- und die Primärdichtungsanordnung ebenso wie den Durchlaß­ ring aus dem Raum zwischen dem rohrförmigen Teil und dem Stößel zu entfernen.

Die übereinandergestapelten Dichtungsanordnungen sind axial zusammengepreßt, um sie radial nach innen und außen in Dichtverbindung mit dem Stößel und dem Innendurchmesser des rohrförmigen Teils zu expandieren. Zu diesem Zweck kann ein Ring, der in das obere Ende des Raums über der Dich­ tungsanordnung 35 paßt, federnd nach innen gedrückt werden, um die Dichtungsanordnungen mittels eines Flansches 41 an seinem äußeren Ende zu komprimieren, die mit Schrauben 42 verbunden sind, die mittels Federscheiben 43 zwischen Muttern 44 am unteren Ende der Schrauben und der Unterseite eines Flansches 45 am äußeren Ende des rohrförmigen Teils, durch die sich die Schrauben erstrecken, federnd nach innen bzw. unten gedrückt werden. Die Muttern 44 können, wenn gewünscht, angezogen werden, um die nach unten gerichtete Kraft auf die Dichtungsanordnungen zu erhöhen.

Die Muttern können entfernt werden, um den Ring 40 aus dem oberen Ende des Raums zu entfernen und die äußere Primär­ dichtungsanordnung 35 oder statt dessen nach Entfernen des Bolzens 38 die Sekundärdichtungsanordnung und die untere innere Primärdichtungsanordnung ebenso wie den Durchlaßring ersetzen zu können. Nach Montage der Dichtungsbuchse kann der Ring 40 nach innen in eine Stellung gedrückt werden, in der der Bolzen 38 in das untere Ende des Schlitzes 37 gehen kann, um den Dichtungseingriff der Sekundärdichtungsanordnungsabschnitte mit dem Stößel und dem Innendurchmesser des rohrförmigen Teils aufrechtzuer­ halten.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ist ersichtlich, daß die untere bzw. innere Primärdichtungsanordnung nicht nur den Stößel führt und ihn so daran hindert, am Innendurch­ messer des Durchlaßrings zu reiben, sondern auch das Strö­ mungsmittel im Ventilkörper hält. Die Dichtungselemente dieser Dichtungsanordnung können selbstverständlich aus irgendwelchen Materialien hergestellt sein, die gegen eine Beschädigung durch das aufgenommene Strömungsmittel am besten geeignet sind. Das Reinigungsströmungsmittel ist dabei zwischen dem oberen Ende der Primärdichtungsanordnung 22 und dem unteren Abschnitt 30 der Sekundärdichtungs­ anordnung 29 bei einem Druck etwas über dem des Strömungs­ mittels aufgenommen, das sich im Ventil 25 befindet, so daß die innere Primärdichtungsanordnung ebenso wie der innere Abschnitt der Sekundärdichtungsanorndung zusätzlich mit Druck beaufschlagt wird. Wenn jedoch die innere Dichtungs­ anordnung ausfällt, strömt Reinigungsströmungsmittel durch den Raum 25 über die Dichtungsanordnung 22 in den Ventil­ körper, um das enthaltene Strömungsmittel am Austritt aus dem Ventilkörper zu hindern.

Das Reinigungsströmungsmittel wird in die Öffnung 24 durch ein System eingeleitet das wie Fig. 1 zeigt, eine Leitung 50 hat, deren äußeres Ende mit einem Behälter 51 für Stick­ stoff oder ein anderes für diesen Zweck geeignetes Strö­ mungsmittel verbunden ist, und die ein Ventil 52 hat, das nahe ihrem Anschluß an die Öffnung 24 sitzt, um diese öffnen und schließen zu können. Das System hat auch einen Druckregler 53, der in der Leitung 50 nahe dem Behälter 51 sitzt, so daß der Druck des Reinigungsströmungsmittels aus dem Behälter auf einem gewünschten Wert gehalten werden kann. Die Strömungsgeschwindigkeit des Reinigungsströmungs­ mittels aus dem Druckregler 53 wird mit einem Instrument 54 gemessen, die an einem an das Instrument angeschlossenen visuellen Anzeigegerät 55 angezeigt wird. Ein Durchflußbe­ grenzer 56 ist in die Leitung in Strömungsrichtung unter­ halb des Strömungsgeschwindigkeitsanzeigegerätes eingebaut, und ein Druckanzeigegerät 57 ist zwischen den Durchflußbe­ grenzer und das Ventil 52 eingesetzt. Wie zuvor erwähnt, ermöglicht das System mit den beschriebenen Instrumenten einer Bedienungsperson die notwendige Steuerung des Drucks des Reinigungsströmungsmittels, um so sicherzustellen, daß dessen Druck stets auf dem richtigen Pegel gehalten wird.

Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform der Dichtungsbuchse ist in vieler Hinsicht der in Fig. 2 gezeigten gleich. Diese kann eine Kombination von Primär- und Sekundärdich­ tungsanordnungen und einen Durchlaßring umfassen, die den Teilen der Dichtungsanordnung der Durchlaßbuchse der Fig. 2 gleich sind, die jedoch in dem Raum zwischen dem Stößel 16 und dem Innendurchmesser des rohrförmigen Teils 19 in Richtung vom Inneren zum äußeren Ende des Raums angeordnet sind.

Somit sind wie Fig. 3 zeigt die Primärdichtungsanordnung 22 ebenso wie der Abstandsring 26 wie im Falle der ent­ sprechenden Elemente der Dichtungsbuchse in Fig. 2 inner­ halb des inneren Endes des Raums angeordnet, wobei die Dichtungsanordnung 22 auf ihrem Sitz 21 am inneren Ende des rohrförmigen Teils aufsitzt. Die axialen Lagen der Sekun­ därdichtungsanordnung und des Durchlaßrings sind jedoch insoweit umgekehrt, als die Sekundärdichtungsanordnung 29 auf dem Abstandsring 26 über der Dichtungsanordnung 22 aufsitzt, und der Durchlaßring 23 auf dem oberen Abschnitt 30 der Sekundärdichtungsanordnung aufsitzt. Zur Anpassung an diese Lagenumkehr ist die Öffnung 24, in die das Reini­ gungsströmungsmittel eingeleitet wird, im rohrförmigen Körper oberhalb bzw., außerhalb der Öffnung 33 ausgebildet, durch die das Dichtungsmittel eingeleitet wird. Die Öffnung 24 liegt dabei gegenüber dem verkleinerten Abschnitt des Durchlaßrings 23, während die Öffnung 33 für die Einleitung des Dichtmittels gegenüber dem Ring 32 zwischen den inneren und äußeren Abschnitten der Sekundärdichtungsanordnung liegt.

Der Ring 36, der von dem Bolzen 38 nach unten gehalten wird, hat eine ähnliche Funktion wie der der Dichtungs­ buchse der Fig. 2, da er das Auswechseln der darauf sitzen­ den äußeren Dichtungsanordnung 35 ermöglicht, während das Ventil in Betrieb bleibt. Reinigungsströmungsmittel ist normalerweise im Raum zwischen der äußeren Dichtungs­ anordnung und dem oberen Abschnitt 30 der Sekundärdich­ tungsanordnung 29 enthalten. Der Hauptzweck der Sekun­ därdichtungsanordnung bleibt der gleiche, da sie es er­ möglicht, Dichtmittel in den Raum zwischen ihren Ab­ schnitten 30 und 31 einzuleiten, wenn die äußere Primär­ dichtungsanordnung außer Betrieb ist.

Es ist ersichtlich, daß die Durchlaßbuchse der Fig. 3 ähnlich wie die der Fig. 2 arbeitet. Es ist auch ersicht­ lich, daß Reinigungsströmungsmittel und Dichtmittel in die Durchlaßbuchse in einer Weise eingeleitet werden können, wie sie anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurde.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Wartung der Stopfbuchs-Dichtungsanordnung für einen Stößel an einem Druckbehälter, insbesondere an einem Ventil, mit einer äußeren (35) Primär-Dichtungsanordnung, einer zwischen dieser und dem Druckbehälter angeordneten inneren (30, Fig. 2; 31, Fig. 3) und einer äußeren (31, Fig. 2; 30, Fig. 3) Sekundär-Dichtungsanordnung mit dazwischen vorgesehenen Abstandsring (32), der über eine Öffnung (33) mit einem Dichtmittel beaufschlagbar ist, und einer zwischen dem Druckbehälter und der äußeren Primär-Dichtungsanordnung (35) angeordneten Zufuhrleitung (50) für ein Reinigungs- Strömungsmittel, dessen Druck höher als der Druck im Druckbehälter ist, wobei eine Einrichtung (40) die äußere Primär-Dichtungsanordnung (35) federnd unter Druck setzt und die Dichtungsanordnungen (22, 30, 31, 35) zusammendrückt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auswechseln der äußeren Primär-Dichtungsanordnungen (35) im Betrieb des Druckbehälters zwischen der äußeren Primär- Dichtungsanordnung (35) und der äußeren Sekundär- Dichtungsanordnung (31, Fig. 2; 30, Fig. 3) eine Einrichtung (36, 38) zur Begrenzung einer axial nach außen gerichteten Bewegung der äußeren Sekundär-Dichtungsanordnung (31, Fig. 2; 30, Fig. 3) vorgesehen ist, und daß zwischen dem Druckbehälter und der inneren Sekundär-Dichtungsanordnung (30, Fig. 2; 31, Fig. 3) auch eine innere Primär-Dichtungsanordnung (22) vorgesehen ist, wobei die Zufuhrleitung (50) für das Reinigungs- Strömungsmittel zwischen der inneren Primär-Dichtungsanordnung (22) und der äußeren Primär-Dichtungsanordnung (35) vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zur Begrenzung einer axial nach außen gerichteten Bewegung der äußeren Sekundär-Dichtungsanordnung ein Feststellring (36) mit einer Ringnut (37) angeordnet ist, in die eine Feststellschraube (38) eingreift.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein mit der Zufuhrleitung (50) verbundener Durchlaßring (23) außerhalb der Sekundär-Dichtungsanordnung (30, 31) befindet (Fig. 3).

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein mit der Zufuhrleitung (50) verbundener Durchlaßring (23) innerhalb der Sekundär-Dichtungsanordnung (30, 31) befindet (Fig. 2).

5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einleiten von Reinigungsströmungsmittel ein Ventil (52) zum Öffnen und Schließen der Zufuhrleitung (50),
eine Einrichtung (53) zur Regulierung des Drucks des Reinigungsströmungsmittels,
eine Einrichtung (56) zur Durchflußbegrenzung in der Leitung zwischen der Druckregeleinrichtung (53) und dem Ventil (52) und
eine Einrichtung (57) zum Messen und Anzeigen des Drucks ebenso wie eine Einrichtung (55) zum Messen und Anzeigen der Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung zwischen der Durchflußbegrenzungseinrichtung (56) und dem Ventil (52) aufweist.