DE4033473A1

DE4033473A1 - Verfahren und anordnung zum messen der leckrate einer gleitringdichtung

Info

Publication number: DE4033473A1
Application number: DE19904033473
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl Ing Schroeder; Stefan Luehr
Original assignee: Pacific Wietz GmbH and Co KG
Current assignee: Pacific Wietz GmbH and Co KG
Priority date: 1990-10-20
Filing date: 1990-10-20
Publication date: 1992-04-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Leckrate einer Gleitringdichtung mit zwei Dichtringen oder Dichtscheiben, die zwischen einem rotierenden Maschinenteil und einem feststehenden Maschinen teil (z. B. zwischen einer Welle und einem Gehäuse) angeordnet ist und einen fluidführenden Druckraum gegen Atmosphäre abdichtet, wobei über den Dichtspalt der Gleitringdichtung ein Leckfluidstrom austritt, der die Leckrate bestimmt. Die Erfindung betrifft fernerhin eine Anordnung für die Durchführung eines solchen Verfahrens. Der Begriff Gleitringdichtung umfaßt insbesondere axiale Gleitring dichtungen und in diesem Rahmen auch gasgestützte. Das Fluid, aus dem der Leckfluidstrom abfließt, kann eine Flüssigkeit oder auch ein Gas sein. Leckrate bezeichnet den in der Zeiteinheit ab fließenden Leckfluidstrom, der volumenmäßig oder massenmäßig be stimmt ist. Es versteht sich, daß die Leckrate möglichst klein sein soll und zumeist auch kontrolliert wird.

Im Rahmen der bekannten Maßnahmen, von denen die Erfindung ausgeht, wird zur Bestimmung der Leckrate der Leckfluidstrom aufge fangen. Die Leckrate wird durch wägende Maßnahmen bestimmt. Die so gewonnenen Meßergebnisse sind ungenau und in erheblichem Maße trägheitsbelastet. Das Auflösungsvermögen ist klein. Zeitlich kurze Schwankungen der Leckrate sind nicht ermittelbar.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zum Messen der Leckrate einer Gleitringdichtung anzugeben, mit dem die Leckrate des Leckfluidstromes wesentlich genauer und vergleichsweise trägheitsarm gemessen werden kann, und zwar mit sehr hohem Auflösungsvermögen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Leckfluid strom im gasförmigen Zustand in eine den Atmosphärendruck auf weisende Mischkammer eingeführt wird, in der der gasförmige Zustand des Leckfluidstromes aufrechterhalten wird, daß in die Mischkammer außerdem ein mit dem gasförmigen Leckfluid mischbarer Inertgasmen genstrom eingeführt und mit dem gasförmigen Leckfluidstrom gemischt wird, und daß in der Mischkammer und/oder in einer nachgeschalte ten Meßkammer die Konzentration des Leckfluids in der Mischung bzw. in einem Mischungsmengenstrom gemessen und daraus die Leck rate ermittelt wird. - Ist das Fluid, aus dem der Leckfluidstrom abfließt, ein Gas, beispielsweise Erdgas, so sind besondere Maß nahmen nicht erforderlich, um den Leckfluidstrom im gasförmigen Zustand in die Mischkammer einzuführen. Ist das Fluid, aus dem der Leckfluidstrom abfließt, eine Flüssigkeit, so muß aus dieser der gasförmige Zustand durch Verdampfen erzeugt werden. Dazu lehrt die Erfindung, daß bei der Messung der Leckrate einer Flüssig keit der gasförmige Zustand im Bereich der Gleitringdichtung, erzeugt wird. Der gasförmige Zustand kann durch die Reibungswärme in der Gleitringdichtung erzeugt werden. Die Scherbeanspruchungen, die der Film des Leckfluidstromes im Dichtspalt erfährt, tragen dazu bei. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den gasförmigen Zustand durch eine entsprechende Beheizung im Bereich der Gleitring dichtung oder daran angeschlossen zu erzeugen.

Im Rahmen der Erfindung kann die Leckrate mit sehr großer Genauig keit gemessen werden, weil erfindungsgemäß alle modernen Methoden und Apparate für die Konzentrationsmessung in Gasen eingesetzt werden können, auch solche, die gleichsam mit ppm-Genauigkeit arbeiten. Diese modernen Einrichtungen zeichnen sich auch durch geringe Trägheit und hohes Auflösungsvermögen aus. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Auflösungsvermögen prak tisch nur durch die insoweit bekannte Meßapparatur bzw. das inso weit bekannte Meßverfahren für die Konzentrationsmessung bestimmt.

Es besteht im übrigen stets die Möglichkeit, den Inertgasmengenstrom megenmäßig zu steuern und zu regeln und dadurch der Charakteri stik der Meßeinrichtung anzupassen sowie die Meßgenauigkeit zu optimieren. Um die Trägheit extrem klein zu halten und insoweit auch das Auflösungsvermögen positiv zu beeinflussen, lehrt die Erfindung, daß mit einer Meßapparatur mit elektronischem Ausgang gearbeitet wird und die Meßergebnisse einem Rechner zugeführt sowie durch eine zumindest einmalige mathematische Differenzierung, vor zugsweise durch eine zweimalige mathematische Differenzierung, einer Trägheitskorrektur unterworfen werden.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anordnung für die Durch führung des beschriebenen Verfahrens. Diese Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Meßvorrichtungsgehäuse aufweist, welches einerseits an das Dichtungsgehäuse der Gleitringdichtung anbaubar ist und andererseits mit einem Konzentrationsmeßkopf für die Messung der Konzentration des Leckfluids ausgerüstet ist, daß das Meßvor richtungsgehäuse eine Mischkammer aufweist, in das der Leckfluid strom einmündet, und daß an das Meßvorrichtungsgehäuse eine Ein richtung zur geregelten oder gesteuerten Einführung eines Inertgas mengenstromes in die Mischkammer angeschlossen ist. Im Rahmen der Erfindung liegt es, zumindest die Mischkammer mit einer Behei zungseinrichtung zu versehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Aus führungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Axialschnitt durch Maschinenteile mit einer Gleit ringdichtung und zugeordneten Bauteilen sowie mit Anord nung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 den vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 1.

In der Fig. 1 erkennt man zunächst eine Welle 1 auf die ein Flügelrad 2 aufgesetzt ist. Im Bereich des Hohlwellenstumpfes 3 des Flügelrades 2 ist eine Gleitringdichtung 4 angeordnet, die den Druckraum 5 gegen die Atmosphäre im Raum 6 abdichtet. Man erkennt im übrigen das Dichtungsgehäuse 7. Die Anordnung für die Durch führung des beschriebenen Verfahrens weist ein Meßvorrichtungs gehäuse 8 auf, welches einerseits an das Dichtungsgehäuse 7 der Gleitringdichtung 4 angebaut ist und andererseits einen Konzen trationsmeßkopf 9 für die Messung der Konzentration des Leckfluids aufweist. Das Meßvorrichtungsgehäuse 8 besitzt die Mischkammer 10. In die Mischkammer 10 mündet der durch Pfeil 11 angedeutete Leckfluidstrom ein. An das Meßvorrichtungsgehäuse 8 ist eine Ein richtung 12 zur geregelten und/oder gesteuerten Einführung des durch Pfeil 13 angedeuteten Inertgasstromes in die Mischkammer 10 angeschlossen. Zumindest die Mischkammer 10 kann mit einer Beheizungseinrichtung versehen sein. Jedenfalls ist erreichbar, daß der Leckfluidstrom, im gasförmigen Zustand in die den Atmos phärendruck aufweisende Mischkammer 10 eingeführt wird. In dieser wird der gasförmige Zustand des Leckfluidstromes aufrechterhalten. In die Mischkammer 10 ist außerdem der mit dem gasförmigen Leck fluid mischbare Inertgasstrom eingeführt. Er wird in der Misch kammer 10 mit dem gasförmigen Leckfluidstrom gemischt. In der Mischkammer 10 erfolgt die Konzentrationsmessung des Leckfluids. Das kann gleichsam in einem vorgegebenen Takt erfolgen, wobei der Inertgasstrom für eine bestimmte Zeitspanne zugeführt und danach die Konzentrationsmessung durchgeführt wird. Die Konzen trationsmessung kann jedoch auch in einem Mischungsmengenstrom kontinuierlich oder getaktet kontinuierlich erfolgen, weil sich inso weit in der Mischkammer 10 ein Fließgleichgewicht einstellt. - Ange deutet wurde ein Regelkreis 14 für die mengenmäßige Regelung des Inertgasmengenstromes, dem ein Rechner 15 zugeordnet ist.

Claims

1. Verfahren zum Messen der Leckrate einer Gleitringdichtung mit zwei Dichtringen oder Dichtscheiben, die zwischen einem rotierenden Maschinenteil und einem feststehenden Maschinenteil (z. B. zwischen einer Welle und einem Gehäuse) angeordnet ist und einen fluid führenden Druckraum gegen Atmosphäre abdichtet, wobei über den Dichtspalt der Gleitringdichtung ein Leckfluidstrom austritt, der die Leckrate bestimmt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Leckfluidstrom im gasförmigen Zustand in eine den Atmosphärendruck aufweisende Mischkammer eingeführt wird, in der der gasförmige Zustand des Leckfluidstromes aufrechterhalten wird,
daß in die Mischkammer außerdem ein mit dem gasförmigen Leckfluid mischbarer Inertgasmengenstrom eingeführt und mit dem gasförmigen Leckfluidstrom gemischt wird, und
daß in der Mischkammer und/oder in einer nachgeschalteten Meßkammer die Konzentration des Leckfluids in der Mischung bzw. in einem Mischungsmengenstrom gemessen und daraus die Leckrate ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Messung der Leckrate einer Flüssigkeit der gasförmige Zustand im Bereich der Gleitringdichtung, z. B. im Dichtspalt, erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gasförmige Zustand durch die Reibungswärme in der Gleitringdichtung erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gasförmige Zustand durch Beheizung erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Inertgasmengenstrom mengenmäßig gesteuert oder geregelt und dadurch die Meßgenauigkeit optimiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß mit einer Meßapparatur mit elektronischem Ausgang gearbeitet wird und die Meßergebnisse einem Rechner zugeführt sowie durch eine zumindest einmalige mathematische Differenzierung, vor zugsweise durch eine zweimalige mathematische Differenzierung, einer Trägheitskorrektur unterworfen werden.

7. Anordnung für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Meß vorrichtungsgehäuse (8) aufweist, welches einerseits an das Dich tungsgehäuse (7) der Gleitringdichtung (4) anbaubar ist und anderer seits mit einem Konzentrationsmeßkopf (9) für die Messung der Konzentration des Leckfluids ausgerüstet ist, daß das Meßvorrich tungsgehäuse (8) eine Mischkammer (10) aufweist, in das der Leck fluidstrom einmündet, und daß an das Meßvorrichtungsgehäuse (8) eine Einrichtung (12) zur geregelten oder gesteuerten Einführung eines Inertgasmengenstromes in die Mischkammer (10) angeschlossen ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Mischkammer (10) mit einer Beheizungseinrichtung versehen ist.