DE4334262C2 - Dichtungsanordnung für ein Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung nach dem Obergriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 3.

Aus der DE-AS 11 11 601 ist eine Vorrichtung zum Druckausgleich für ölgeschmierte Gleitringdichtungen an Druckgefäßen mit Rührwellen unter Verwendung des Druckes im Druckgefäß bekannt, wobei die mit einem Rührer versehene und von einem Elektromotor angetriebene Welle durch zwei Gleitringe abgedichtet wird, die einerseits über das Medium im Rührbehälter und andererseits durch das Öl gegeneinander gedrückt werden, das in einem Druckausgleichsgefäß enthalten ist, das ein einseitig geschlossenes, bewegliches, ölbeständiges Wellrohr umgibt, das an der Bodenplatte des Druckausgleichsbehälters befestigt ist. Das Öl erhält gegenüber dem Druckbehälter einen schwachen Überdruck durch eine Feder, die an dem Wellrohr angreift. Hierdurch kann zwar kein Gas aus dem Druckbehälter entweichen, es kann aber Öl in den Druckbehälter gelangen.

Um den Anforderungen des Umweltschutzes gegen Leckagen eines für die Umwelt gefährlichen Prozeßmediums zu genügen, wird auf dem Gebiet von Pumpen, Kompressoren, Turbinen und dergleichen eine Dichtungsanordnung vorgesehen, bei der eine Kammer zwischen zwei voneinander beabstandeten Dichtungselementen um eine Welle oder dergleichen vorgesehen wird, in die ein neutrales Sperrfluid, meistens Stickstoff, unter einem Druck eingeleitet wird, der etwas höher als der Druck des Prozeßmediums ist. Hierdurch wird eine Leckage des Prozeßmediums verhindert, aber das Sperrfluid kann durch die Dichtungselemente austreten, weswegen es erforderlich ist, eine ausreichende Menge an Sperrfluid bereitzuhalten. Hierfür werden Pumpen, Druckregler und dergleichen verwendet, wodurch sich ein relativ hoher Aufwand ergibt. Ein weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, daß aufgrund der Verluste an Sperrfluid eine Überwachung hinsichtlich möglicher Gefahren praktisch unmöglich wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß die zuverlässige Abdichtung des Prozeßmediums erreicht wird, ohne daß zusätzliche Einrichtungen für den Druckaufbau des Sperrfluids benötigt werden, so daß sich ein kostengünstiger Aufbau bei geringem Raumbedarf ergibt. Zusätzlich soll eine Überwachung gegenüber möglichen Gefahren möglich sein, bevor ein Schaden durch Leckage des Prozeßmediums auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3 gelöst. Durch diese Ausgestaltung wird eine Druckdifferenz zwischen Prozeßmedium und Sperrfluid vermieden, während der Druck in der Kammer zwischen den Dichtungen durch den elastisch verformbaren Behälter aufrechterhalten wird. Hierdurch ergibt sich ein kostengünstiger und platzsparender Aufbau. Durch den mit dem elastisch verformbaren Behälter zusammenwirkenden Lagesensor kann festgestellt werden, ob eine abnormale Leckage an Sperrfluid auftritt, wodurch eine Überwachung gegenüber möglichen Gefahren erreicht wird. Mit dem Lagesensor kann ein Schalter verbunden sein, der ein Schließen des Ventils auslöst, wenn ein zu hoher Verlust an Sperrfluid auftreten sollte.

Durch das Fehlen einer Druckdifferenz zwischen Prozeßmedium und Sperrfluid kann eine Niederdruckdichtung vorgesehen werden, die eine hohe Lebensdauer hat. Es wird mit im wesentlichen statischen Elementen gearbeitet, wodurch die Instandhaltung vereinfacht wird. Das Sperrfluid kann gasförmig oder flüssig sein.

Es kann eine sehr geringe Druckdifferenz zwischen Prozeßmedium und Sperrfluid aufrechterhalten werden, um so gewährleisten, daß das Prozeßmedium nicht in die Kammer zwischen den Dichtungen eindringen kann, auch nicht als Ergebnis einer Verschiebebewegung der Ventilstange. Dies wird dadurch erreicht, daß der elastisch verformbare Behälter mit der das Prozeßmedium führenden Fluidleitung verbunden ist und dieser verformbare Behälter nur eine beschränkte Elastizität aufweist. Auf diese Weise ist der Druck in der Kammer zwischen den Dichtungen immer gleich der Summe aus Druck des Prozeßmediums und des sehr geringen zusätzlichen Drucks, welcher von dem elastisch verformbaren Behälter erzeugt wird und dem Aufblähen von diesem entgegenwirkt, wobei dieser zusätzliche Druck von dem Grad der Elastizität abhängt.

Die beschriebene Dichtungsanordnung ist nicht nur bei einem Ventil anwendbar, sondern auch bei Pumpen, Kompressoren, Turbinen und anderen Rotationsmaschinen. Anstelle des elastisch verformbaren Behälters kann auch ein Balg Verwendung finden.

Die Erfindung wird beispielsweise anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Dichtungsanordnung in Verbindung mit einem Ventil, und

Fig. 2 entsprechend der Darstellung nach Fig. 1 eine weitere Ausführungsform.

In den Figuren ist mit 1 ein Ventil bezeichnet, wie es in der Verfahrenstechnik verwendet wird, wobei an einem Ventilsitz 2 ein Ventilkegel 3 beim Absperren zum Anliegen kommt, der mit einer durch eine Betätigungseinrichtung 5 beaufschlagten Stange 4 verbunden ist. Die Stange 4 ist in dem Ventilaufsatz 6 mittels zweier voneinander beabstandeter Dichtungspackungen 7 und 8 verschiebbar geführt, wobei zwischen den Dichtungspackungen 7 und 8 eine Kammer 9 ausgebildet ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Kammer 9 über eine Leitung 10 mit einem starren Behälter 11 verbunden, der ein Sperrfluid enthält, das ein biologisch abbaubares, nicht verseuchendes und nicht aggressives Schmiermittel darstellt. Dieses Sperrfluid kann durch ein Absperrventil 12 zugeführt werden. In dem starren Behälter 11 ist ein elastisch verformbarer Behälter 13 angeordnet, der gegenüber dem starren Behälter 11 abgedichtet und über eine Leitung 14 mit der das Prozeßmedium führenden Leitung verbunden ist. Die Leitung 14 mündet im Bereich 15 nahe der Dichtungspackung 7 im Ventil 1. Der Behälter 13 weist eine hohe Elastizität auf. Dies ist in Fig. 1 durch gestrichelte Linien bei 13' angedeutet, die den Behälter wiedergibt, wenn kein Druck anliegt. Der verformbare Behälter 13 wirkt mit einem Stössel 16 zusammen, der durch Schwerkraftwirkung auf dem Behälter 13 ruht und an einem freien Ende einen Magnet 17 aufweist, welcher einen Lagesensor 18 ansteuert.

Die sehr hohe Elastizität des verformbaren Behälters 13 bedeutet, daß der Druck der Kammer 19 des verformbaren Behälters 13 gleich dem Druck in der Kammer 20 des starren Behälters 11 ist und infolgedessen gleich dem Druck in der Kammer 9. Wenn eine Leckage des Sperrfluids durch die Dichtungspackung 8 hindurch einen Druckverlust in der Kammer 20 hervorruft, hat dies eine entsprechende Ausdehnung des verformbaren Behälters 13 zur Folge, so daß der Stössel 16 nach oben bewegt wird. Der Lagesensor 18 erfaßt diese Verstellbewegung und wenn diese einen vorbestimmten Wert erreicht, kann das Ventil abgesperrt werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Kammer 9 über die Leitung 10' mit dem elastisch verformbaren Behälter 13 verbunden, wobei durch die gestrichelte Linie 13" die Ruhestellung des Behälters angedeutet ist, aus der der Behälter in die Arbeitsstellung 13''' aufgebläht werden kann. Die Kammer 20' des starren Behälters 11 ist über die Leitung 14' in dem Bereich 15 nahe des Ventilkegels bzw. der Dichtungspackung 7 verbunden, so daß in der Kammer 20' der Druck der Prozeßmediums herrscht.

Bei dieser Anordnung ist der in der Kammer 9 herrschende Druck etwas höher als der Druck des Prozeßmediums, und zwar um einen Betrag, der der elastischen Verformung des Behälters 13 entspricht, die dem Aufblähen des Behälters entgegenwirkt. Hierbei handelt es sich aber um eine nicht besonders hohe Kraft.

Claims (4)

1. Dichtungsanordnung für ein Ventil, dessen in einer Prozeßmedium führenden Fluidleitung angeordneter Ventilkegel (3) durch eine Stange (4) verstellbar ist, die durch zwei beabstandete Dichtungen (7, 8) geführt ist, zwischen denen eine Kammer (9) um die Stange (4) ausgebildet ist, die mit einem Sperrfluid gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (9) über eine Leitung (10) mit einem das Sperrfluid enthaltenden, starren Behälter (11) verbunden ist, in dem ein unmittelbar durch den Druck des Prozeßmediums beaufschlagbarer, gegenüber dem Behälter (11) abgedichteter, elastisch verformbarer Behälter (13) angeordnet ist, der mit dem Prozeßmedium in der Fluidleitung in der Nähe des Dichtungselementes (7) in Verbindung steht und mit einem Lagesensor (18) zusammenwirkt, wobei als Sperrfluid ein biologisch abbaubares, nicht verseuchendes und nicht aggressives Schmiermittel vorgesehen ist.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch verformbare Behälter (13) eine hohe Elastizität aufweist.

3. Dichtungsanordnung für ein Ventil, dessen in einer Prozeßmedium führenden Fluidleitung angeordneter Ventilkegel (3) durch eine Stange (4) verstellbar ist, die durch zwei beabstandete Dichtungen (7, 8) geführt ist, zwischen denen eine Kammer (9) um die Stange (4) ausgebildet ist, die mit einem Sperrfluid gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (9) über eine Leitung (10') mit einem das Sperrfluid enthaltenden, elastisch verformbaren Behälter (13'') verbunden ist und ein den elastisch verformbaren Behälter (13'') umgebender starrer Behälter (11) mit dem Prozeßmedium in der Fluidleitung in der Nähe des Dichtungselements (7) in Verbindung steht, wobei der starre Behälter (11) gegenüber dem darin angeordneten, elastisch verformbaren Behälter (13'') abgedichtet ist und dieser mit einem Lagesensor (18) zusammenwirkt, wobei als Sperrfluid ein biologisch abbaubares, nicht verseuchendes und nicht aggressives Schmiermittel vorgesehen ist.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch verformbare Behälter (13'') nur eine geringe Elastizität aufweist.