DE60302645T2

DE60302645T2 - Multifunktionale elektronische vorrichtung für eine gleitringdichtungsanordnung, steuerungs- und überwachungs- prozess dafür

Info

Publication number: DE60302645T2
Application number: DE60302645T
Authority: DE
Inventors: Riccardo Comper
Original assignee: TERMOELETTRONICA SpA AZZANO S PAOLO; Termoelettronica SpA
Current assignee: TERMOELETTRONICA SpA AZZANO S PAOLO; Termoelettronica SpA
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: AU2003219534A1; US7379825B2; ITMI20021396A1; DE60302645D1; EP1444455B1; WO2004001259A1; US20050251541A1; EP1444455A1; ITMI20021396A0; ATE312309T1

Description

Die vorliegende Vorrichtung bezieht sich auf eine elektronische Multifunktionsvorrichtung für mechanische Dichtungen. Die Erfindung umfasst weiterhin eine elektronische Vorgehensweise für die Kontrolle und Verwaltung der mechanischen Dichtung der besagten elektronischen Verbindung.
Die Unterlage WO-A-0140756 beschreibt eine elektronische Vorrichtung mit einem Druckkontrollring, und im Einzelnen ein elektronisches Überwachungssystem, das falsche Bedingungen korrigiert und die Förderleistung der Stopfenflüssigkeit kontrolliert.
Die Unterlage US-A-4792911 beschreibt ein Gerät für das Öldichtungssystem mit einem Druckkontrollring.
Mechanische Dichtungen sind Organe mit der Aufgabe, Verlusten zwischen einer sich drehenden Welle und ihrer Halterung vorzubeugen und somit den Austritt von Gas, Dampf oder Flüssigkeiten zu verhindern, die für Mensch und Umwelt schädlich sein könnten. Sie werden weltweit für zahlreiche Zwecke angewandt. Insbesondere werden sie auf Pumpen, Kompressoren, Rührer oder sich drehende Wellen in Reaktoren, Trocknern, Druckfilter, Mischern, Schleudern, Trennern und vielen anderen Prozessmaschinen eingesetzt.
Die mechanischen Dichtungen werden durch Paarung zweier Oberflächen oder Ringe hergestellt, von denen der eine mit einer Welle rotiert und der andere stationär mit einer Pumpe oder der Maschine verbunden ist, in der sich die Welle befindet. Der sich drehende und der stationäre Ring werden durch zwei kombinierte Kräfte miteinander in Verbindung gehalten: eine durch Federn erzeugte, mechanische Kraft und eine durch den Druck einer Flüssigkeit erzeugte hydraulische Kraft. Das Gleiten zwischen den beiden Oberflächen oder Ringen erfolgt daher unter Druck zufolge der bei Planung der Dichtung berechneten Kraft.
Die mechanischen Dichtungen werden für die virtuelle Arbeit ohne Verluste geplant und ihre Unversehrtheit und Betrieb hängt von der Effizienz der Pumpe oder Maschine und deren Produktivität und Sicherheit ab. Die Zunahme der vorbeugenden Maßnahmen für die Gesundheit der Arbeiter und den Umweltschutz richtet die technologischen Recherchen immer stärker auf sichere, zuverlässige Anwendungen mit hoher Leistungsfähigkeit aus.
Der Markt bietet eine weite Reihe mechanischer Dichtungen, die für jede mögliche Anwendung ausgelegt sind (einfach, doppelt, ausgewuchtet, nicht ausgewuchtet, mit trockener Betriebsweise, mit Flüssigkeiten, unter kombinierten Bedingungen trocken-geschmiert-trocken, für sterile Zwecke, für hohe Temperaturen usw.).
Im heutigen Technologie-Panorama wird die vorliegende Erfindung für alle Anwendungen von mechanischen Dichtungen verwandt, welche unter Druck und/oder mit Fluss funktionieren. Die betreffenden Industriebranchen sind hauptsächlich Textil, Chemie, Petrochemie, Pharmazeutik und Nahrungsmittel.
Unter starker Zusammenfassung der üblichen Handhabungsweise und der bekannten Technik beziehen wir uns auf zwei spezifische, als kompliziertest betrachtete Anwendungsfälle, d. h. mechanische Doppelfunktion-Trockendichtungen und mechanische Dichtungen mit Flüssigkeit. Auf diese beiden Fälle können mit entsprechenden und selbstverständlichen Vereinfachungen von einem sowohl technischen als konzeptuellen Gesichtspunkt alle anderen existierenden Anwendungen zurückgeführt werden.
Im allgemeinen ist die vorgesehene Hauptfunktion der Druckaufbau (der häufig für jede Anwendung unwegdenklich ist), der Fluss (nur falls von der spezifischen Funktion vorgesehen), die Überwachung der für den perfekten Betrieb notwendigen Bedingungen (gewünscht, aber nicht unbedingt nötig) und die Kontrolle der Unversehrtheit (Option).
Die trocken funktionierenden, mechanischen Dichtungen benötigen für den korrekten Betrieb einen Druckaufbau, der normalerweise durch Stickstoff oder Druckluft erfolgt. Viele Hersteller schlagen in diesem Zusammenhang auch einen Fluss mit dem Zweck der Kühlung, Reinigung und Schmierung der Dichtungsringe vor. Die Förderleistung ist normalerweise vom eingegebenen Druckwert unabhängig.
Die mit Flüssigkeit funktionierenden, mechanischen Dichtungen sehen dagegen die Installation eines geeigneten Hydraulikkreises vor, der den Druckaufbau und die Beibehaltung eines Flusses in der Dichtung durch eine Flüssigkeit ermöglicht, die sowohl mit den Herstelleigenschaften der Dichtung als mit den chemischen/physischen Eigenschaften des Produktes in der Prozessmaschine kompatibel ist (da ein Kontakt damit bei Dichtungsverlusten möglich wäre). Die Flüssigkeit des Hydraulikkreises wird durch eine Pumpe oder eine Heberleitung bewegt, welche die Wärmeunterschiede ausnutzt. Der Flüssigkeitstank des Hydraulikkreises wird normalerweise durch Schlagen mit Stickstoff oder Druckluft unter Druck gesetzt.
Die Hersteller der mechanischen Dichtungen schreiben allgemein einen Druck von ca. 0,5÷1 bar über dem Prozessdruck (im Inneren der Maschine) vor, sowohl bei 'Trockendichtungen als bei Flüssigkeitsdichtungen unter Druck.
In der Praxis wird heutzutage die Funktion und Diagnostik (soweit vorhanden) und die Kontrolle der mechanischen Dichtung zum Teil durch per Hand konfigurierte Vorrichtungen oder durch lokal eingebaute, automatische Regler ausgeführt oder aber den existierenden Automationssystemen für die Kontrolle der ganzen Herstellungsanlage anvertraut. Die Grenzen der Leistungen unter diesen Bedingungen sind augensichtlich.
Weiterhin neigt die Technik dazu, die mechanische Dichtung einem konstanten Druckwert auszusetzen, der während der Planung oder bei Anlassen der Anlage oder durch den höchsten erreichbaren Druck während des Prozesses oder dem geplanten Höchstdruck der Maschine eingestellt wird. Diese recht banale Lösung ist weit verbreitet, da sie den Einbau und die Verwirklichung eines eventuell für die Regulierung der Förderleistung vorzusehenden Kreises stark vereinfacht (die Regulierung der Förderleistung mit variablem Druck bedeutet eine den Technikern bekannte Schwierigkeit).
Der Innendruck kann auf vielen Prozessmaschinen je nach Bearbeitungsphase beträchtlich variieren: vom hohen Vakuum bis zu starkem Überdruck.
Zum Beispiel kann der Innendruck der Maschine bei Filtern/Trocknern (Prozessmaschinen für die Trennung von Feststoffen/Flüssigkeiten und bei der Trocknung) auch 4 bar während der Filtrierung und dem Auspressen erreichen, wobei in diesen Phasen jedoch ein Druckaufbau in der mechanischen Dichtung von wenigstens 4,5 bar notwendig ist. Wird die Dichtung auch dann unter diesen Druckwerten gehalten, wenn der Innendruck der Maschine abnimmt, müssen die Kontaktflächen der Dichtung unter extrem schweren Bedingungen arbeiten, als Folge der durch den zu starken Druckunterschied verursachten Last mit voraussehbaren negativen Auswirkungen auf den Verschleiß und die Lebensdauer der Dichtung selbst. In der Tat müssen die bei 4,5 bar unter Druck gesetzten Ringe einer mechanischen Dichtung eines Filter/Trockners während dem Trocknungsvorgang und daher unter maximalen Vakuumbedingungen – unter Vernachlässigung der Federkomponente – einer Last von sogar 5,5 bar (4,5 bar Überdruck plus 1 bar Vakuum) an Stelle der vom Hersteller vorgesehenen 0,5 bar widerstehen. Es ist den Verarbeitern bekannt, dass die Trocknungsphasen (in denen die Maschine mit Unterdruck arbeitet) mehrere Stunden andauern, während die Filtrierung und das Ausdrücken (in denen die Maschine mit starkem Überdruck arbeitet) schon nach wenigen zehn Minuten endet.
Unter Berücksichtigung dieser Betrachtungen müsste es klar sein, dass das Druckaufbausystem einer mechanischen Dichtung des statischen Typs mit einem vorgegebenen Druckwert beim maximal zulässigen Druck auch bei Vereinfachung der Installation, doch stets die optimalen Betriebsbedingungen nur auf Kurzzeit garantiert, unter Forcierung einer nicht optimalen Arbeitssituation für die Restzeit, die sich auch verschlechtern kann.
Weiterhin werden in der bekannten Technik für die Flussregulierung der mechanischen Dichtungen manuell einzustellende Reglersysteme verwandt, die allgemein ungenau und ohne Rückstellung arbeiten und nicht kontinuierlich die effektive Förderleistung kontrollieren. Die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit des Flusses sind jedoch von beträchtlicher Bedeutung: eine unzureichende Förderleistung verursacht eine nicht optimale Kühlung und Schmierung der Dichtung, reduziert ihre Lebensdauer und erhöht die Wartungskosten. Auf der anderen Seite bedeutet eine zu starke Förderleistung eine Vergeudung der Flüssigkeit mit wirtschaftlichen Schäden und Auswirkungen auf die Umwelt.
Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass die Unversehrtleit der mechanischen Dichtungen von der Effizienz der Pumpe oder Maschine, ihrer Produktivität und vor allem ihrer Sicherheit und der Sicherheit der Bediener abhängig ist. Eventuelle Lecks in den Dichtungsorganen wirken sich bei Anwendungen in Chemie/Petrochemie negativ auf die Umwelt und bei Anwendungen auf dem Pharmazeutik/Nahrungsmittelsektor auf die Produktionszertifizierungen und Nachweise aus. Die Kontrolle der Unversehrtheit einer mechanischen Dichtung müsste daher stets automatisch erfolgen, um Verwaltungsfehler, die durch manuelle Einschritte verursacht werden, auszuschließen und müsste systematisch im Bereich des Normalbetriebs der Anlagen wiederholt werden. Die heutzutage für die automatische Kontrolle der Unversehrtheit verwandten Systeme, soweit sie überhaupt vorgesehen sind, basieren – je nach Fall – auf der Überwachung der on/off-Wandler wie Fluss- oder Standmesser. Diese Systeme erwiesen sich jedoch in der Praxis nur bei der Erfassung von schweren Lecks als nützlich.
Ein weiterhin zu berücksichtigender Aspekt ist, dass die mechanischen Dichtungen – wie alle Dichtungsorgane – dem Verschleiß ausgesetzt sind und gewartet und periodisch ersetzt werden müssen. Im Allgemeinen erfolgt die Bewertung der Abnutzung einer mechanischen Dichtung auf Grund des Datums der Erstinstallation (bzw. des letzten Ersatzes/Wartung), wodurch aber die Betriebsstunden nicht genau festgelegt werden.
Wir möchten weiterhin darauf hinweisen, dass der Hersteller von mechanischen Dichtungen klarerweise die korrekte Installation und die Verwendung laut den Planungsangaben als Garantiebedingung vorschreibt. Ein Bruch während der Garantiezeit führt häufig zu Unstimmigkeiten zwischen Dichtungslieferanten und Benutzer, wobei der letztere fast nie die Gegenpartei überzeugen bzw. den korrekten Einsatz der mechanischen Dichtung beweisen kann.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher, die zuvor genannten Nachteile zu beseitigen, und insbesondere eine elektronische Multifunktionsvorrichtung für eine mechanische Dichtung zu realisieren, welche die Installation und die Benutzung erleichtert und die optimalen Betriebsbedingungen mit den sich daraus ergebenden Vorteilen auch hinsichtlich der Wartung garantiert.
Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Verwirklichung einer elektronischen Multifunktionsvorrichtung, welche in vollständig automatischer und fortschrittlicher Weise die Kontrolle aller Arbeits- und Diagnostikbedingungen einer mechanischen Dichtung durch Mikroprozessor erlaubt.
Die vorliegende Erfindung zielt weiterhin auf die Verwirklichung einer elektronischen Multifunktionsvorrichtung für eine mechanische Dichtung hin und die Anzeige eines Kontrollvorganges unter Verwendung der obigen elektronischen Vorrichtung, in einer ganz besonders zuverlässigen, einfachen, funktionellen Weise bei recht eingeschränkten Kosten.
Diese und andere Zwecke gemäß der vorliegenden Erfindung werden durch die Verwirklichung einer elektronischen Multifunktionsvorrichtung für eine mechanische Dichtung, wie im Patentantrag 1 beansprucht, und einen Kontroll- und Verwaltungsprozess für die betreffende elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 24 erhalten.
Weitere Merkmale sind in den nachfolgenden Ansprüchen enthalten, insbesondere ist in Anspruch 29, 30, 31 und 32 ein mit dieser elektronischen Vorrichtung ausgeführter Kontroll- und Verwaltungsvorgang enthalten.
Die Eigenschaften und die Vorteile der elektronischen Multifunktionsvorrichtung für mechanische Dichtungen und die mit dieser elektronischen Vorrichtung laut der vorliegenden Erfindung ausgeführten Kontroll- und Verwaltungsvorgänge werden besser in der nachfolgenden Beschreibung, die als Beispiel und als nicht einschränkend zu verstehen ist, unter Bezug auf die beiliegenden Schemazeichnungen dargestellt, wobei:
1 das Installationsschema einer mechanischen Trockendichtung ist, wie in der heutigen Technik bekannt;
2 das Installationsschema einer mechanischen Flüssigkeitsdichtung ist, wie in der heutigen Technik bekannt;
3 das Richtschema einer elektronischen Multifunktionsvorrichtung für die mechanische Dichtung der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 das Installationsschema der elektronischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung im Falle einer trocken funktionierenden, mechanischen Dichtung darstellt;
5 das Installationsschema der elektronischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung im Falle einer mit Flüssigkeit funktionierenden, mechanischen Dichtung darstellt;
6 das Funktionsdiagramm darstellt, welches die Kontroll- und Verwaltungsvorgänge der elektronischen Multifunktionsvorrichtung für die mechanische Dichtung gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung beschreibt.
Mit Bezug auf die 1 wird hier ein in der heutigen Technik bekanntes Installationsschema für eine trocken funktionierende, mechanische Dichtung gezeigt, die mit 10 bezeichnet wird und auf einer Prozessmaschine, die mit 11 angegeben wird, montiert ist. Der Druckaufbau für die mechanische Dichtung 10 erfolgt durch die Druckaufbaulinie 12, wo normalerweise Stickstoff oder Druckluft als Druckaufbaumittel 14 verwandt wird. Die Druckaufbaulinie 12 umfasst in der nachstehenden Reihenfolge einen Mindestdruckwächter 101, einen Filter 102, einen Druckregler 103, einen Anfeuchter 104, einen Flussanzeiger 105 und einen Maximaldruckwächter 106. In der 1 ist auch eine Rückführlinie 13 mit einem Handventil 109 vorgesehen, vor welcher sich ein mit einem Manometer 107 verbundenes Sperrventil 108 einschaltet. Das Sperrventil 108 ist nur für Wartungszwecke vorgesehen und steht normalerweise offen. Die Rücklinie führt zum Luftablass 15. Der Mindestdruckwächter 101 ist eine Option und löst bei Mangel der für den Druckaufbau notwendigen Flüssigkeit 14 einen Alarm aus. Die Verwaltung dieses Signals wird normalerweise dem Automationssystem der Prozessanlage anvertraut, auf welcher die mechanische Dichtung 10 montiert ist. Dieses Automationssystem kann auf einem PLC (programmierbare, logische Kontroller), auf einem PC (Industrie-Computer) oder DCS (Kontrollverteilersystem) basieren. Der Filter 102, der Anfeuchter 104, das Manometer 107 und das Sperrventil 108 sind zusätzliche Elemente, die vom funktionellen Gesichtspunkt aus nicht unbedingt notwendig sind. Der Druckregler 103 wird normalerweise bei der Installation manuell auf einen konstanten Wert eingestellt, unter Berücksichtigung des maximal zulässigen Drucks für eine Prozessmaschine 11 und auch des vom Hersteller der mechanischen Dichtung 10 vorgeschriebenen oder angeratenen Druckunterschiedes. Der Maximalflussmesser 106 ist eine Option und sollte das Erkennen der Unversehrtheit der Dichtung 10 ermöglichen, unter der Annahme, dass bei Verlusten zuviel Flüssigkeit in die Druckaufhaulinie 12 gefördert wird. Die Verwaltung dieses Signals ist normalerweise dem Automationssystem (PLC, PC oder DCS) der Prozessanlage anvertraut, auf der die mechanische Dichtung 10 montiert ist. Der Flussanzeiger 105 und das manuelle Ventil 109 wird nur dann benutzt, wenn auch der Fluss für die Dichtung 10 verlangt wird. Praktisch wird das manuelle Ventil 109 bei Installation geteilt, um bei dem vom Druckregler 103 eingestellten Druck den vom Hersteller vorgeschlagenen, gewünschten Förderleistungswert zu erreichen, der auf dem Flussanzeiger 105 erscheint.
Mit Bezug auf die 2 wird ein Installationsschema, das in der heutigen Technik bekannt ist, für eine mechanische Dichtung dargestellt, die mit Flüssigkeit funktioniert, mit 20 bezeichnet und auf der mit 21 bezeichneten Prozessmaschine montiert ist. Diese Installation umfasst den Hydraulikkreis 23 mit dem Tank 22 mit einer geeigneten Flüssigkeit. Die Pumpe 209, oder alternativ eine Heberleitung bewirkt die Rückkehr der Flüssigkeit über die Dichtung 20. Die Förderleistung des Kreises kann durch einen Minimalflussmesser 210 erfasst werden. Der Tank 22 mit der Flüssigkeit des Hydraulikkreises 23 wird durch Schlagen, allgemein mit Stickstoff oder Druckluft 25, über eine Druckaufbaulinie 24 unter Druck gesetzt. Die Druckaufbaulinie 24 umfasst einen Druckregler 202 mit einem Minimaldruckwächter 201 davor. Auf dem Tank 22 der Flüssigkeit des Hydraulikkreises befindet sich ein Mindeststandmesser 207 und ein Höchststandmesser 206. Oberhalb des Tankes 22 befindet sich ein Manometer 203 mit einem Absperrventil 204; der Tank 22 kann ebenfalls mit einer Luftablasslinie 26 über das Handventil 205 verbunden werden. Der Hydraulikkreis 23 kann durch das Handventil 208 entwässert werden. Die Handventile 205 und 208 dienen nur für die Wartung und sind normalerweise geschlossen. Das mit einem entsprechenden Sperrventil 212 versehene Manometer 211 erlaubt die Anzeige des Drucks im Hydraulikkreis. Die Sperrventile 204 und 212 dienen nur für Wartungszwecke und stehen normalerweise offen. Der Minimaldruckwächter 201 ist eine Option und löst bei Fehlen der für den Druckaufbau notwendigen Flüssigkeit 25 ein Signal aus. Die Verwaltung dieses Signals erfolgt normalerweise durch das Automationssystem (PLC, PC oder DCS) der Prozessanlage, auf welche die Dichtung 20 montiert ist. Der Druckregler 202 wird normalerweise manuell bei Installation auf einen konstanten Wert eingestellt, unter Berücksichtigung des zulässigen Höchstdrucks der Prozessmaschine 21, des vom Hersteller der mechanischen Dichtung vorgesehenen oder angeratenen Druckunterschiedes 20 und eventuell auch der Förderhöhe der Umlaufpumpe 209. Die Manometer 203 und 211 mit den betreffenden Sperrventilen 204 und 212 sind Optionen. Der Höchststandmesser 206 ist eine Option für das Erkennen der Unversehrtheit der Dichtung unter der Annahme, dass sich bei Verlusten der Flüssigkeitsstand im Tank 22 senkt. Der Mindeststandmesser 207 ist eine Option mit der Funktion der Verblockung des Betriebs der Pumpe 209 bei Fehlen von Flüssigkeit im Tank 22. Der Mindestflussmesser 210 ist eine Option für die Überwachung des Flussvorhandenseins im Hydraulikkreis 23, wenn die Pumpe 209 funktioniert. Die Signale des Mindestdruckwächters 201, des Höchstdruckmessers 206, des Mindeststandmessers 207, der Umlaufpumpe 209 und des Mindestflussmessers 210, soweit vorhanden, werden normalerweise durch das Automationssystem (PLC, PC oder DCS) der Prozessanlage verwaltet, auf welcher die mechanische Dichtung 20 montiert ist.
Mit Bezug auf die 3 wird ein Richtschema einer elektronischen Multifunktionsvorrichtung für eine mechanische Dichtung der vorliegenden Erfindung dargestellt und mit 30 bezeichnet. Die elektronische Vorrichtung 30 wird durch eine unter Druck stehende Leitung 31 mit Stickstoff, Druckluft oder einem anderen geeigneten Flussmittel versorgt. Die elektronische Vorrichtung 30 muss mit der mechanischen Dichtung durch eine Druckaufbaulinie 32 angeschlossen sein. Der Druck in der Linie 32 wird durch ein Druckreglerelement 302 kontrolliert, vor dem sich ein Mindestdruckwächter 301 befindet. Das Druckreglerelement 302 wird durch einen Wandler 309 gesteuert, der die Befehle durch einen Regler-Algorithmus 308 (PID oder anderen Typs) erhält. Der Regler-Algorithmus 308 erhält die Daten von einem Komparator 307, der einen gewünschten Wert (ein sogenannter Setpoint) am Ausgang des Blocks 306 mit einem Messwert am Ausgang des Blockes 303 vergleicht. Der Setpoint-Wert wird mit dem Summierer 306 berechnet, wobei zu dem Prozessdruckwert, der vom Druckübertrager 304 erfasst wurde, die optimale Druckdifferenz 305 addiert wird, die vom Hersteller der mechanischen Dichtung vorgeschrieben oder angeraten wurde. Der Messwert wird dagegen durch den Wandler 303 erfasst. Der Regler-Algorithmus 308 kann auch zeitweilig durch den Mikroprozessor ausgeschlossen werden, der die elektronische Vorrichtung 30 kontrolliert, wodurch die Forcierung einer fixen Konfiguration des Druckreglerelements 302 unabhängig von den im Block 307 gemessenen oder gewünschten Werten möglich ist. Für die Verwirklichung eines eventuellen Flusses ist eine Rücklinie 33 am Eingang der elektronischen Vorrichtung 30 vorgesehen, die von der mechanischen Dichtung kommt und – nach Durchgang über ein Mehrfachventil 310 (Förderleistungsreglerelement) – mit einer Abflusslinie 34 verbunden ist. Das Mehrfachventil 310 hat eine Reihe vorgeeichter Präzisionsdüsen, die parallel zueinander angeordnet sind. Substantiell ist von vornherein für jede Düse die Förderleistung für jeden möglichen Druckwert bekannt. Es ist daher Aufgabe des Mikroprozessors, der die elektronische Vorrichtung 30 kontrolliert, die Öffnung oder den Verschluss der zur Verfügung stehenden Düsen auf Grund des variablen Druckmesswertes, der vom Wandler 303 erfasst wurde, und des gewünschten Förderleistungswertes zu steuern. Alternativ zum Mehrfachventil 310 kann man sich ein proportionales Zweiwege-Reglerventil vorstellen, das durch ein Flussmeter rückgekoppelt wird. Der mit der elektronischen Vorrichtung 30 ausgeführte Kreis besteht hauptsächlich aus einer Druckaufbaulinie 32 (an die mechanische Dichtung) und aus einer eventuellen Rückflusslinie 33 (die von der mechanischen Dichtung kommt) und erlaubt auch die Verwirklichung eines empfindlichen Algorithmus für die Kontrolle der Unversehrtheit der Dichtung auf Grund der Bewertung der effektiven Druckverluste. Praktisch werden während des periodisch und automatisch erfolgenden Kontrollvorganges der Dichtungsunversehrtheit die Düsen des Elements 310 gleichzeitig forciert geschlossen (was null Förderleistung bedingt) mit Festlegung eines Höchstdrucks für die mechanische Dichtung durch das Druckreglerelement 302. Danach wird bei zeitweiligem Ausschluss des Regler-Algorithmus 308 auch das Druckreglerelement 302 gesperrt, wodurch der automatische Ausgleich der eventuellen Druckverluste auf der Druckaufbaulinie 32 verhindert wird. Ausgehend von dieser Bedingung kann innerhalb einer vorgegebenen Zeit die zeitliche Veränderung der Druckmessung, die durch den Wandler 303 gemessen wird, bewertet werden. Druckverluste über einen vorgegebenen Wert hinaus, die innerhalb einer gegebenen Zeit erfasst werden, verursachen einen Alarm. Keine aussagefähigen Druckverluste dürfen im Falle einer perfekt unversehrten, mechanischen Dichtung festgestellt werden. Sind keine Anomalien vorhanden, ist die elektronische Vorrichtung 30 nach Beendigung der Unversehrtheitskontrolle für die automatische Rückstellung der normalen Druck- und Förderleistungseinstellungen programmiert, wie zuvor beschrieben. Für die komplette Überwachung der Alarme und Störungen ist die elektronische Vorrichtung 30 weiterhin für den Eingang von externen Signalen vorgerüstet, die von eventuellen Stand- oder Mindestflussmessern 316, 318 und Höchstflussmessern 315, 317 kommen, soweit diese installiert und verfügbar sind. Die elektronische Vorrichtung 30 ist auch für die Verwaltung von anderen externen Ein- oder Ausgangssignalen vorgerüstet, die für die Installation von anderen Funktionen oder die Ergänzung mit anderen Kontrollsystemen notwendig oder nützlich sind. Zum Beispiel ermöglicht ein Eingangssignal 311 (Kontakt für die Erkennung, wann die mechanische Dichtung funktionieren muss) die automatische Aktivierung aller Arbeits- und Diagnostikfunktionen sowie die Zählung und die Registrierung der effektiven Betriebsstunden. Ein Ausgangssignal 312 (Kontakt für die Meldung des Vorhandenseins eventuell laufender Alarmvorgänge) und ein Eingangssignal 313 (Kontakt für die remote Erkenntnis und das Reset eventueller Alarme oder Blockierungen) machen die Integrierung mit anderen Steuergeräten und Kontrollvorgängen der elektronischen Vorrichtung 30 möglich. Ein Ausgangssignal 314 ("Watch-Dog"-Kontakt, als impulsiver Frequenzausgang verwaltet) ermöglicht anderen Geräten die Überwachung des korrekten Betriebs der elektronischen Vorrichtung 30. Die elektronische Vorrichtung 30 dieser Vorrichtung ist weiterhin mit einem Display 319 und einer Tastatur 320 für die Neueingabe der Arbeitsparameter und die Anzeige aller aktuellen und historischen, verfügbaren Daten versehen, sowie mit einem Großspeicher 321 im Festzustand für ihre Registrierung. Der Minimumdruckwächter 301 erlaubt die Alarmauslösung bei Fehlen des für den Druckaufbau notwendigen Mindestdrucks. Das Druckreglerelement 302 kann ein proportionales Dreiwegeventil sein oder kann – alternativ – unter Verwendung und Integrierung von 2 proportionalen Zweiwegeventilen realisiert werden, wobei das eine für die Druckzunahme in der ausgehenden Linie 32 durch partiellen Anschluss an die Linie 31 verwandt wird, das andere für die Abnahme durch partiellen Anschluss an den Luftablass 34. Der Wandler 303 misst den Druck der Linie 32 am Ausgang der elektronischen Vorrichtung 30, von der, nach Installation, angenommen werden kann, dass sie dem Druck im Inneren der mechanischen Dichtung entspricht. Der Druckübertrager 304 ist in der Lage, den Druck in der Zuflusslinie der Pumpe oder im Inneren der Prozessmaschine zu messen, auf welche die mechanische Dichtung montiert ist. Das Element 306 hat die Aufgabe, den Prozessdruckmesswert 304 mit der optimalen Druckdifferenz 305 zu summieren. Der Komparator 307 ist in der Lage, den vom Element 306 kommenden Setpoint mit dem vom Wandler 303 im Inneren der mechanischen Dichtung gemessenen Druckwert zu vergleichen. Der Algorithmus 308 entscheidet, in Abhängigkeit der proportionalen, integralen oder abgeleiteten Komponente (oder anderen Typs) des Fehlers zwischen Messung und Setpoint, wie das Druckreglerelement 302 gesteuert werden muss. Der Konverter 309 dient zur elektrischen Steuerung des Druckreglerelements 302. Nach Anschluss der Linie 32 an die mechanische Dichtung behält die elektronische Vorrichtung 30 daher durch die Komponenten 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308 und 309 den Druck 303 der Druckaufbaulinie 32 (bzw. den Druck in der mechanischen Dichtung) auf einem vom Prozessdruck 304 abhängigen Wert reguliert bei (bzw. den Druck in der Zuflusslinie der Pumpe oder im Inneren der Prozessmaschine, auf der die Dichtung installiert ist) und garantiert so eine optimale Druckdifferenz 305, die vom Hersteller der mechanischen Dichtung vorgegeben oder angeraten ist. Der eventuelle Fluss wird dagegen durch Steuerung des Elements 310 auf Grund der aktuellen Druckmessung 303 reguliert. Während der Kontrollvorgänge der Unversehrtheit werden die obigen Elemente zeitbegrenzt, auf Grund einer anderen Kontrolllogik als bereits beschrieben, verwaltet: Ausschluss des Flusses, Druckaufbau, Ausschluss der Druckregulierung und daraufhin Bewertung der Druckverluste. Die Elemente 31, 33, 304, 311, 313, 315, 316, 317 und 318 sind Eingänge der elektronischen Vorrichtung 30. Die Elemente 32, 34, 312 und 314 sind Ausgänge der elektronischen Vorrichtung 30. Die Komponenten 301, 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308, 310, 311, 312, 313, 314, 315, 316, 317, 318, 319, 320 und 321 werden direkt vom Mikroprozessor der elektronischen Vorrichtung 30 durch die Kontroll- und Verwaltungsvorgänge in 6 kontrolliert und verwaltet, wie hiernach beschrieben.
Mit Bezug auf die 4 wird hier ein Schema für die Installation einer elektronischen Vorrichtung 30 der vorliegenden Erfindung im Falle einer Trockendichtung gezeigt und mit 10 bezeichnet, die auf eine Prozessmaschine 11 montiert ist. Die Installation und Betriebsart dürfte nach Analyse der Angaben in 4 ausreichend klar sein. Für ein besseres Verständnis siehe die Beschreibung der 1 und 3. In diesem als Beispiel herangezogenen, aber nicht einschränkenden Anwendungsfall werden die Bestandteile 315, 316 und 318 nicht benutzt.
Mit Bezug auf 5 wird hier ein Installationsschema einer elektronischen Vorrichtung 30 der vorliegenden Erfindung im Falle einer mit Flüssigkeit funktionierenden Dichtung gezeigt und mit 20 bezeichnet, die auf eine Prozessmaschine 21 montiert ist. Die Installation und Betriebsart dürfte nach Analyse der Angaben in 5 ausreichend klar sein. Für ein besseres Verständnis siehe die Beschreibung der 2 und 3. In diesem als Beispiel herangezogenen, aber nicht einschränkenden Anwendungsfall werden die Bestandteile 310 und 317 nicht benutzt. Die Eingangslinie 33 wird daher geschlossen, da kein Gasfluss wie bei den Trockendichtungen verlangt wird.
Mit Bezug auf 6 wird ein Funktionsschema gezeigt, das die durch eine elektronische Multifunktionsvorrichtung realisierten Kontroll- und Verwaltungsvorgänge einer mechanischen Dichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zeigt. Für ein besseres Verständnis siehe auch die 3. Von einem Zündungsblock 600 der elektronischen Vorrichtung 30 kommt man zu einem Prüfblock der Funktionszuschaltung 601. Wird die Funktion zugeschaltet, kommt man zu einem Anomalienkontrollblock 602. Werden keine Anomalien festgestellt, kommt man zu einem Prüfanforderungsblock der Integritätskontrolle 603. Wird die Integritätskontrolle nicht verlangt, kommt man zu einem Druckreglerblock 604. Danach erfolgt der Übergang auf einen Prüfblock der Flussnotwendigkeit 605. Ist der Fluss notwendig, kommt man zu einem Förderleistungsreglerblock 606, ansonsten wird dieser Block 606 übersprungen. Nach dem Block 606 kommt man zu einem Zählerblock für die Betriebsstunden 607, einem Block für die Anzeige und Registrierung der Daten 608 und einem Schnittstellenblock mit eventuellen anderen Systemen 609, mit Rückkehr zum (bereits genannten) Prüfblock 601 für die Funktionszuschaltung. Wird die Funktion nicht zugeschaltet, erfolgt der Übergang auf einen Prüfanforderungsblock für die Konfigurationsänderung 612 der elektronischen Vorrichtung 30. Soll die aktuelle Konfiguration verändert werden, kommt man zu einem System-Neukonfigurationsblock 613, anderenfalls wird dieser Block 613 übersprungen und man kommt direkt zum Befehl-Resetblock 614. Von hier kommt man zum (bereits genannten) Block 608 für die Datenanzeige und Registrierung zurück. Wird die Kontrolle der Unversehrtheit der Dichtung vom Block 603 verlangt, kommt man zu einem Integritätskontrollblock 610. Gibt es keine Verluste in der mechanischen Dichtung, erfolgt der Übergang auf den (bereits genannten) Block 607 für die Zählung der Betriebsstunden. Erscheinen dagegen ab dem (bereits genannten) Anomaliekontrollblock 602 oder ab dem (bereits genannten) Integritätsprüfblock 610 Alarme oder Anomalien, so kommt man zum Alarmverwaltungsblock 611 und von hier zum (bereits genannten) Block 607 für die Zählung der Betriebsstunden. Praktisch startet bei Einschaltung der elektronischen Vorrichtung 30 (Zündblock 600) ein Mikroprozessor mit dem automatischen Ablauf eines Zyklusprogramms. Im Block 601 des Programms wird eine Kontrolle durch das externe Signal 311 für die Prüfung der Zuchaltung der mechanischen Dichtung zum Betrieb ausgeführt. Bejahendenfalls geht es mit Block 602 weiter, wo die eventuellen Anomalien unter Aufzeichnung der von den Bestandteilen 301, 315, 316, 317 und 318 kommenden Signale kontrolliert werden. Werden anomale Situationen festgestellt, geht es mit Block 611 für die korrekte Verwaltung der aktiven Alarme weiter, für die in geeigneter Weise die Bestandteile 302 und 310 und die Signale 312 und 313 gesteuert und kontrolliert werden. Sind keine Alarmbedingungen vorhanden, geht es mit Block 603 weiter, wo auf Grund der im Block 613 neu konfigurierbaren Systemparameter entschieden wird, ob die Integritätskontrolle der mechanischen Dichtung durchgeführt werden soll oder nicht. Die Integritätskontrolle erfolgt periodisch und alternierend mit den normalen Vorgängen für Druckaufbau und Fluss. Die durch Block 610 ausgeführte Integritätskontrolle bewirkt – wie bereits beschrieben – den Druckaufbau in der Dichtung mit dem Höchstwert und danach die Erfassung der eventuellen Druckverluste. Bei beträchtlichen Verlusten löst die elektronische Vorrichtung 30 automatisch einen Alarm aus und geht auf Block 611 zurück. Ist die Integritätskontrolle nicht verlangt, führt das Programm den Block 604 aus, in dem der Druck der mechanischen Dichtung durch die Bestandteile 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308 und 309 – wie bereits beschrieben – kontrolliert wird. Der Druck der mechanischen Dichtung wird daher – wenn die Integritätskontrolle nicht aktiv ist – auf einem höheren Wert als die optimale Differenz 305 gegenüber dem Prozessdruck 304 gehalten. Im Block 605 wird auf Grund der neu konfigurierbaren Systemparameter im Block 613 kontrolliert, ob es notwendig ist, auch einen Fluss der Dichtung, der eventuell durch Block 606 unter Steuerung – wie bereits beschrieben – des Mehrfachventils 310 (oder alternativ des proportionalen 2-Wegeventils) durchgeführt wurde, auszuführen, in Abhängigkeit vom aktuellen Druckwert, der vom zugeschalteten Wandler 303 gemessen wird, und vom gewünschten Förderleistungswert, der im Block 613 neu konfigurierbar ist. Wird der Betrieb der mechanischen Dichtung verlangt, führt die elektronische Vorrichtung 30 automatisch die Druckregulierung mit eventuellem Fluss aus, alternierend zu den periodischen Integritätskontrollzyklen. Unter diesen Arbeitsbedingungen werden auch im Block 607 die effektiven Betriebsstunden gezählt. Unabhängig vom Betriebszustand der elektronische Vorrichtung 30 können im Block 608 alle verfügbaren (aktuellen und historischen) Parameter in Echtzeit auf dem Display 319 angezeigt und systematisch im Großspeicher 321 registriert werden. Der Block 609 dient als Schnittstelle und Anschluss der elektronischen Vorrichtung 30 mit anderen, eventuellen Geräten oder Automationssystemen. Sollte der Betrieb der mechanischen Dichtung zeitbegrenzt nicht notwendig sein, kann im Block 612 die Änderung der Konfigurationsdaten der elektronischen Vorrichtung 30 verlangt werden. Im Block 614 erfolgt das Reset der Befehle der Bestandteile 302 und 310, wenn das System nicht arbeiten soll.
Die elektronische Multifunktionsvorrichtung 30, basierend auf einem Mikroprozessor – wurde gemäß der vorliegenden Erfindung ausdrücklich für die fortschrittliche, automatische Kontrolle aller Arbeits- und Diagnostikbedingungen einer mechanischen Dichtung geplant und hergestellt. Insbesondere ist es der Zweck der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Multifunktionsvorrichtung für eine mechanische Dichtung zu realisieren:

– die alle automatisierten Funktionstüchtigkeiten miteinander in Beziehung bringt und in einer einzigen elektronischen Vorrichtung integriert;
– mit einer vom Verlauf des Prozessdrucks unabhängiger Druckregulierung;
– mit kontinuierlicher Feinregulierung des Flusses auch bei variablen Druckbedingungen;
– mit automatischer und systematischer Kontrolle aller Arbeitsbedingungen (Niedrigdruck, niedriger Fluss, hoher Fluss, niedriger Stand, hoher Stand usw.);
– mit automatischer und systematischer Kontrolle der Integrität der Dichtung auf Grund der Bewertung der effektiven Druckverluste;
– mit automatischer Zählung der effektiven Betriebsstunden verkoppelt mit den verschiedenen Druckwerten;
– mit Zertifizierung und Bewertung der Arbeits- und Diagnostikbedingungen;
– mit Vorausrüstung für die Schnittstelle und Anschluss mit anderen eventuellen Geräten oder Automationssystemen.

Alle Funktions-, Diagnostik- und Kontrollaspekte einer mechanischen Dichtung wurden automatisiert, miteinander in Beziehung gebracht und in einer einzigen elektronischen Vorrichtung integriert. Es wird darauf hingewiesen, dass die einem einzigen Mikroprozessor der elektronischen Vorrichtung 30 anvertraute Zentralisierung aller Funktionstüchtigkeiten ermöglicht, die Tätigkeiten, Einstellungen und Kontrollen miteinander in Beziehung zu bringen, zu synchronisieren und zu integrieren unter Überwachung der in Frage stehenden Variablen in effizienter Weise und unter Verwirklichung eines wirklich fortschrittlichen, automatischen Systems.
Der Druckaufbau wird durch die elektronische Vorrichtung 30 in automatischer und kontinuierlicher Weise reguliert. Die Druckregulierung erfolgt unabhängig, auch vom Innendruck der Prozessmaschine oder der Zuflussleitung der Pumpe, in welcher die mechanische Dichtung eingebaut ist. Die mechanische Dichtung wird so mit variablen Druckwerten unter Druck gesetzt, die automatisch von der elektronischen Vorrichtung 30 auf Grund eines Bezugdrucks festgelegt werden, wodurch ein konstanter und optimaler Druckunterschied zwischen dem Druck im Inneren der Dichtung und dem Prozessdruck gewährleistet wird. Es ist klar, dass diese Druckregelung sehr viel komplexer herzustellen ist als die normalerweise verwandten Lösungen und dass dafür die Messung des Prozessdrucks notwendig ist, der bisher nicht für den Druckaufbau der Dichtung benötigt wurde. Es ist auch zu berücksichtigen, dass die Arbeit mit einer Dichtung mit variablen Druckaufbauwerten in technischer Hinsicht die eventuelle Regulierung der Flussförderleistung kompliziert. Es sollte jedoch klar dabei hervorgehen, dass diese Nachteile durch die Garantie entschädigt werden, einen stets optimalen Druck auf beiden Dichtungsseiten zu haben, der durch die Beibehaltung eines konstanten Druckunterschieds (ΔP) erzielt wird.
Die Förderleistung der Dichtung wird weiterhin kontinuierlich durch die elektronische Vorrichtung 30 fein eingestellt, auch bei variablen Druckwerten, die dermaßen vom Prozessdruck abhängig sind, dass die sich daraus ergebenden Abweichungen genau und zuverlässig vom effektiven Fluss korrigiert werden. Die technisch angewandte und mit der betreffenden elektronischen Vorrichtung 30 verkoppelte Lösung verwendet eine Serie unterschiedlicher, vorgeeichter Präzisionsdüsen, die automatisch vom Mikroprozessor auf Grund des laufenden Druckaufbauwertes und des vom Hersteller der Dichtung vorgegebenen Förderleistungs-Setpointwert ausgewählt werden. Die so erzielte Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Flusses erlaubt die Kühlung und Schmierung der Dichtungsringe in optimaler Weise (unter Verlängerung der Lebensdauer und Reduzierung der Wartungskosten), ohne Vergeudung des Flussmittels (unter Vermeidung von wirtschaftlichen Schäden und Schutz der Umwelt).
Die Integritätskontrolle der Dichtung wird automatisch ausgeführt und systematisch mit einer Abfolge von Druckaufbau und Wartezeiten (Stand-by) wiederholt mit Erfassung und Bewertung der eventuellen Überdruckverluste. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Methode der Integritätskontrolle auch bei der Ausfindigmachung von Mikroverlusten geeignet ist, welche sowohl hinsichtlich der Funktion als der Umwelt aussagefähig sind. Weiterhin erlaubt die Überwachung der Druckverluste in mechanischen Dichtungen durch Analoginstrumente (anstatt der herkömmlichen Wandler on/off) auch die Bewertung der Veränderlichkeit dieser Verluste mit der Zeit, auch wenn diese minimal sind, und damit der Funktionsverschlechterung der Dichtung mit dem Vorteil einer vorbeugenden Wartung.
Die elektronische Vorrichtung 30 ist in der Lage, die effektiven Betriebesstunden zu summieren, die dann registriert und auch auf Grund der verschiedenen Druckaufbauwerte der Dichtung und des Prozessdrucks klassifiziert werden. Diese spezifischen Informationen über die effektiven Betriebsstunden und Bedingungen können vorteilhaft für die vorbeugenden Wartungstätigkeiten ausgewertet werden.
Alle Alarme, Anomalien, Betriebsstunden und Bedingungen, die Arbeits- und Diagnostikparameter sind Daten, die rigoros von der elektronischen Vorrichtung 30 als historisches Archiv registriert werden. Diese Daten können für die Belegung und Zertifizierung der Lebensdauer und der Modalitäten bei Benutzung der mechanischen Dichtung verfügbar gemacht werden. Die elektronische Vorrichtung 30 arbeitet daher als eine Art "Flugschreiber" und ist in der Lage (in undiskutierbarer Weise und "super partes"), die Betriebsstunden und Modalitäten, die Störungen und alles Sonstige, was von praktischer Bedeutung sein könnte, zu zertifizieren, da alle Alarme, Anomalien, die Betriebsstunden und Bedingungen, die Arbeits- und Diagnostikparameter anzeigbare Daten sind, die rigoros von der elektronischen Vorrichtung 30 auf einem Datenträger registriert wurden, der vom Benutzer nicht gelöscht werden kann. Nach der Garantiezeit erlauben diese Daten objektive Vergleiche zwischen unterschiedlichen technologischen Lösungen und können durch effiziente Programme der vorbeugenden Wartung verwaltet werden.
Die elektronische Vorrichtung 30 bietet weiterhin die Möglichkeit, mit anderen Geräten oder Automationssystemen verbunden zu werden und kann leicht in jede Automationsanlage oder Kontrollverteilungsstruktur integriert werden.
Aus der gegebenen Beschreibung gehen klar die Eigenschaften der elektronischen Multifunktionsvorrichtung für eine mechanische Dichtung und die Kontroll- und Verwaltungsvorgänge der besagten elektronischen Vorrichtung dieser Erfindung hervor, wie auch die betreffenden Vorteile klar sind, auf welche wir noch hinweisen möchten:

– einfache Installation;
– präzise, zuverlässige Arbeit, die vollständig automatisch verwaltet wird;
– fortschrittliche und stets optimale Kontrollmodalitäten, auch bei Veränderung des Drucks im Inneren der Prozessmaschine oder der Zuflussleitung der Pumpe, in welcher die mechanische Dichtung montiert ist;
– integrierte und fortschrittliche Verwaltung aller Arbeits- und Diagnostikbedingungen;
– Reduzierung der Kosten bei Betrieb und Wartung und der Umweltauswirkungen gegenüber der bekannten Technik.

Es ist ebenfalls klar, dass die so konzipierte, elektronische Multifunktionsvorrichtung für eine mechanische Dichtung und die Kontroll- und Verwaltungsvorgänge dieser elektronischen Vorrichtungen zahlreiche Veränderungen und Varianten erfahren können, die alle zur Erfindung gehören; weiterhin sind alle Details durch technisch gleichwertige Elemente ersetzbar.
Zuzüglich zu den bereits gemachten Angaben wird der Wahrungsbereich der Erfindung durch die beiliegenden Patentanträge begrenzt.

Claims

Elektronische Vorrichtung (30) für eine mechanische Dichtung (10, 20) einer Pumpe oder Prozessmaschine (11, 21), für die automatische und kontinuierliche Regulierung eines ersten Drucks (303) in der mechanischen Dichtung (10, 20) in Abhängigkeit eines zweiten gemessenen Drucks (304), um konstant eine optimale Differenz (305) zwischen dem ersten und zweiten Druck beizubehalten, mit folgenden Eigenschaften: – die betreffende elektronische Vorrichtung (30) kann mit einer Fluidik-Druckaufbaulinie (32) der mechanischen Dichtung (10, 20) verbunden werden, mit einer Flüssigkeitsversorgungslinie (31) und mit Druckmessmitteln (304), wobei diese elektronische Vorrichtung folgendes umschließt: • wenigstens ein Druckregelelement (302) in einer Leitung zwischen der Flüssigkeitsversorgungsleitung (31) und der Fluidik-Druckaufbaulinie (32) für Kontrolle des Drucks in der Fluidik-Druckaufbaulinie (32), • wenigstens einen Wandler (303) für die Erfassung eines Messwertes des besagten ersten Drucks (303) in der Fluidik-Druckaufbaulinie (32), • wenigstens einen Konverter (309) für die Steuerung des besagten Druckreglerelements (302), und • wenigstens einen Mikroprozessor, wobei dieser Mikroprozessor einen Regler-Algorithmus (308) für den besagten Konverter (309), das besagte Druckreglerelement (302) und den besagten Wandler (303) ausführt, wobei der besagte Regler-Algorithmus (308) der besagten elektronischen Vorrichtung die Ausführung wenigstens einer der nachfolgenden Funktionen erlaubt: a) die Regulierung (604) des besagten Drucks (603), der durch den besagten Wandler (303) und den besagten Druck (304) erfasst wird, unter Vergleich des besagten Drucks (303) mit einem vorgegebenen, gewünschten Druckwert, wobei der besagte Punktwert die Summe des besagten Drucks (304) und einer vorgegebenen, optimalen Druckdifferenz (305) ist, die vom Hersteller der besagten mechanischen Dichtung (10, 20) vorgegeben oder angeraten wird; b) die Regulierung (606) der Förderleistung der besagten mechanischen Dichtung (10, 20); c) die Kontrolle (610) der Unversehrtheit der besagten mechanischen Dichtung (10, 20) auf der Basis der Erfassung und Bewertung der effektiven Druckverluste; d) die Kontrolle (602) des Vorhandenseins von Anomalien in der besagten mechanischen Dichtung (10, 20); e) die Zählung (607) der Betriebsstunden der besagten mechanischen Dichtung (10, 20); f) die Anzeige und Registrierung (608) der Daten der besagten mechanischen Dichtung (10, 20); g) die Schnittstelle (609) mit anderen eventuellen Systemen.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 1, charakterisiert durch die Tatsache, dass der besagte Regler-Algorithmus (308) Daten von einem Komparator (307) erhält, welche den als Ausgang von dem besagten Wandler (303) gesandten Messwert mit dem gewünschten Wert vergleicht, der als Ausgang von einem Summierer (306) kommt, der die besagte optimale Druckdifferenz (305) zu einem Prozessdruck addiert, der von einem Drucksender (304) erfasst wurde.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 1, charakterisiert durch die Tatsache, dass der besagte Regler-Algorithmus (308) zeitbegrenzt von dem besagten Mikroprozessor ausgeschlossen wird, wodurch eine feste Konfiguration des besagten Druckreglerelements (302) forciert wird, ohne unbedingt notwendige Abhängigkeit von den gewünschten Werten und Messwerten, die als Ausgang vom besagten Komparator (307) kommen.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 1, charakterisiert durch die Tatsache, dass das besagte Druckreglerelement (302) aus einem proportionalen Dreiwegeventil besteht.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 1, charakterisiert durch die Tatsache, dass das besagte Druckreglerelement (302) durch Verwendung von zwei proportionalen Zweiwegeventile realisiert wurde, ein Ventil für die Zunahme des Drucks auf der besagten Druckaufbaulinie (32) durch partiellen Anschluss einer Flüssigkeit (31) an die besagte Versorgungslinie, das andere Ventil für Druckabnahme durch partiellen Anschluss an eine Luftablasslinie (34).
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 1, charakterisiert durch die Tatsache, dass der besagte Wandler (303) in der Lage ist, den Druck der Druckaufbaulinie (32) am Ausgang der besagten elektronischen Vorrichtung (30) zu messen und somit auch den Innendruck der besagten mechanischen Dichtung (10, 20) messen kann.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 1, charakterisiert durch die Tatsache, dass der besagte Regler-Algorithmus (308), auf Grund des integralen, abgeleiteten proportionalen Elements, oder anderen Fehlertypen zwischen dem Messwert und dem gewünschten Wert, während des Normalbetriebs entscheiden kann, wie das besagte Druckreglerelement (302) zu steuern ist.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 1, charakterisiert durch die Tatsache, dass sie weiterhin einen Mindestdruckwächter (301) umfasst, der zwischen dem besagten Druckreglerelement (302) und der besagten Flüssigkeitsversorgungsleitung (31) angeschlossen ist. Dieser Minimum-Druckwächter (301) ist in der Lage, einen eventuellen Niederdruckalarm auszulösen.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 1, charakterisiert durch die Tatsache, dass die besagte elektronische Vorrichtung (30) weiterhin mit einer Flusslinie (33) verbunden werden kann, die von der besagten mechanischen Dichtung (10, 20) kommt, und auch an eine Luftablasslinie (34), sowie durch die Tatsache, dass die besagte elektronische Vorrichtung (30) ein Reglerelement für die Förderleistung (310) zwischen der besagten Flusslinie (33) und der besagten Luftablasslinie (34) umfasst.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 9, charakterisiert durch die Tatsache, dass das besagte Förderleistungs-Reglerelement (310) durch ein Mehrfachventil mit einer Reihe Präzisionsdüsen realisiert wurde, die vorgeeicht und parallel zueinander angeordnet sind.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 10, charakterisiert durch die Tatsache, dass für jede dieser Düsen schon vorher die Förderleistung für jeden möglichen Druckwert bekannt ist, wodurch die besagte Vorrichtung (30) in der Lage ist, durch den besagten Mikroprozessor eine Förderleistung auf der besagten Rückkreislinie (33) zu regulieren und die Öffnung oder den Verschluss der besagten Düsen auf Grund der durch den besagten Wandler (303) erfassten, variablen Druckmessung und einem gewünschten Förderleistungswert zu steuern, der vom Hersteller der besagten mechanischen Dichtung (10, 20) vorgegeben oder angeraten oder zeitbegrenzt von einem spezifischen Kontrollvorgang verlangt wurde.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 9, charakterisiert durch die Tatsache, dass das besagte Förderleistungs-Reglerelement (310) durch ein proportionales Zweiwegeventil realisiert wurde, das von einem betreffenden Flussmesser rückbetätigt wird. Diese Rückbetätigung wird von einem Mikroprozessor so ausgeführt, dass auf der besagten Rückkreislinie (33) ein Messförderleistungswert garantiert wird, wie vom Hersteller der besagten mechanischen Dichtung (10, 20) vorgegeben und angeraten oder wie zeitweilig von einem spezifischen Kontrollvorgang verlangt.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 1, charakterisiert durch die Tatsache, dass während der besagten Integritätskontrollfunktion anfänglich und zeitbegrenzt eine Förderleistung gleich null durch das besagte Förderleistungs-Reglerelement (310) eingestellt wird und ein Maximaldruck durch das besagte Druckreglerelement (302).
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 12, charakterisiert durch die Tatsache, dass der besagte Mikroprozessor weiterhin in der Lage ist, den besagten Regler-Algorithmus (308) zeitweilig auszuschließen und das besagte Druckreglerelement (302) einzuschließen, wodurch die besagte mechanische Dichtung (10, 20) von der besagten Flüssigkeitsversorgungsleitung (31) isoliert bleibt, wodurch ein automatischer Ausgleich eventueller Druckverluste auf der besagten Druckaufbaulinie (32) vermieden wird.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 14, charakterisiert durch die Tatsache, dass der besagte Mikroprozessor nach Druckaufbau und Isolierung der besagten mechanischen Dichtung (10, 20), in der Lage ist, innerhalb einer vorgegebenen Zeit die eventuelle Veränderung der Druckmessung mit der Zeit zu bewerten, die vom Wandler (303) gemessen wird, und eine Alarmmeldung auszulösen, wenn der in einer gewissen Zeit erfasste Druckverlust über dem vorgegebenen Wert liegt.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 15, charakterisiert durch die Tatsache, dass nach Beendigung der besagten Integritätskontrollfunktion und bei Nichtvorhandensein der Alarmsituation die besagte elektronische Vorrichtung (30) in der Lage ist, automatisch die normalen Druckregler- und Förderleistungsbedingungen wieder herzustellen.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 1, charakterisiert durch die Tatsache, dass für die Überwachung eventueller Alarme, Anomalien, Störungen die besagte elektronische Vorrichtung (30) für den Eingang von externen Signalen ausgerüstet ist, die von eventuellen Mindeststand- und Flussmessern (316, 318) und Höchststand- und Flussmessern (315, 317) kommen, mit Auslösung eventueller Alarme wegen Niedrigstand, Höchststand, niedrigen Fluss und hohen Fluss.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 1, charakterisiert durch die Tatsache, dass die besagte Vorrichtung (30) weiterhin in der Lage ist, ein Eingangssignal (311) zu erhalten, das einen Kontakt darstellt, um zu erkennen, wenn die besagte mechanische Dichtung (10, 20) arbeitet, mit automatischer Aktivierung der Arbeits- und Diagnostikfunktionen sowie einer Zählung und Registrierung der effektiven Betriebsstunden.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 18, charakterisiert durch die Tatsache, dass die besagte Vorrichtung (30) in der Lage ist, die effektiven Betriebsstunden der besagten mechanischen Dichtung (10, 20) zu zählen und auch gemäß einem unterschiedlichen Druckaufbau in der Dichtung und im Prozess zu klassifizieren.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 1, charakterisiert durch die Tatsache, dass die besagte Vorrichtung (30) in der Lage ist, ein Ausgangssignal (312) zu erhalten, das einen Kontakt für die Meldung eventuell laufender Alarmvorgänge darstellt, und ein Eingangssignal (313), das einen Kontakt für die remote Erkenntnis und ein Reset eventueller Alarm- oder Blockierungssituationen darstellt, wobei durch die besagten Ausgangs- und Eingangssignale eine Integrierung der Steuerung und Kontrolle der besagten elektronische Vorrichtung (30) mit eventuell anderen Geräten oder Automationssystemen realisiert wird.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 1, charakterisiert durch die Tatsache, dass die besagte Vorrichtung (30) weiterhin in der Lage ist, ein Ausgangssignal (314) zu erhalten, das einen "Watch Dog"-Kontakt darstellt, und als impulsiver Ausgang in Frequenz verwaltet wird, wodurch anderen Geräten die Überwachung des korrekten Betriebs der besagten elektronischen Vorrichtung (30) ermöglicht wird.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 21, charakterisiert durch die Tatsache, dass sie mit einem Display (319) und einer Tastatur (320) für die Neukonfiguration der Arbeitsparameter und für Anzeige der aktuellen und historischen, verfügbaren Daten ausgestattet ist und mit einem Großspeicher (321) für die Registrierung dieser Daten.
Elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 22, charakterisiert durch die Tatsache, dass der besagte Großspeicher (321) des Festzustandstyp ist und damit nicht vom Benutzer gelöscht werden kann und somit die Datenregistrierung ermöglicht, für ein Archiv, durch das die Lebensdauer, die Arbeitsmodalitäten und die Diagnostikbedingungen der besagten mechanischen Dichtung (10, 20) belegt, zertifiziert und bewertet werden können.
Kontroll- und Verwaltungsvorgang für die elektronische Vorrichtung (30) gemäß dem Patentanspruch 1, charakterisiert durch die Tatsache, folgende sequentiellen Phasen einzuschließen, die zyklisch von der besagten elektronischen Vorrichtung (30) des Patentanspruchs 1 ausgeführt werden: Zündungsphase (600), die nur das erste Mal ausgeführt wird, Zuschaltungsphase der Funktionstüchtigkeit (601), Anomalien-Kontrollphase (602), die nur bei positivem Ergebnis der besagten Phase (601) ausgeführt wird, Anforderungsphase der Integritätskontrolle (603), die nur ausgeführt wird, wenn keine Anomalie in der besagten Phase (602) gefunden wurde, Druckreglerphase (604), die nur bei negativem Ergebnis der besagten Phase (603) ausgeführt wird, Flussbedarf- Prüfphase (605), Förderleistungseinstellphase (606), die bei negativem Ergebnis der besagten Phase (605) übersprungen wird, Zählungsphase der Betriebsstunden (607), Datenanzeige- und Registrierphase (608), Phase für Anschluss mit eventuellen anderen Systemen (609).
Kontroll- und Verwaltungsvorgang gemäß dem Patentanspruch 24, charakterisiert durch die Tatsache, dass er auch folgende sequentiellen Phasen einschließt, die zyklisch nur im Falle von negativen Ergebnissen in der besagten Phase (601) ausgeführt werden: Prüfphase der Konfigurationsveränderungsanforderung (612), Phase der System-Neukonfiguration (613), die bei negativem Ergebnis der besagten Phase (612) übersprungen wird, Phase für Befehl-Reset (614), die besagte Datenanzeige- und Registrierphase (608), die besagte Phase für Anschluss mit eventuellen anderen Systemen (609).
Kontroll- und Verwaltungsvorgang gemäß dem Patentanspruch 24, charakterisiert durch die Tatsache, auch folgende sequentiellen Phasen zu umfassen, die zyklisch nur im Falle von in der besagten Phase (603) gefundenen Anomalien ausgeführt werden: Integritätskontrollphase (610), Alarmverwaltungsphase (611), die übersprungen wird, wenn kein Alarm in der besagten Phase (610) gefunden wurde, die besagte Zählphase der Betriebsstunden (607), die besagte Datenanzeige- und Registrierphase (608), die besagte Phase für Anschluss mit eventuellen anderen Systemen (609).
Kontroll- und Verwaltungsvorgang gemäß dem Patentanspruch 24, charakterisiert durch die Tatsache folgende sequentiellen Phasen einzuschließen, die zyklisch nur dann ausgeführt werden, wenn Anomalien in der besagten Phase (602) gefunden wurden: Alarmverwaltungsphase (611), die besagte Zählphase der Betriebsstunden (607), die besagte Datenanzeige und Registrierphase (608), die besagte Phase für Anschluss mit anderen eventuellen Systemen (609).