DE9318068U1 - Einrichtung zum Verhindern des Trockenlaufes von Dichtungen - Google Patents

Description

VOEST-ALPINE Bergtechnik Gesellschaft m.b.H.
Zeltweg (Österreich)

Einrichtung zum Verhindern des Trockenlaufes von Dichtungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Verhindern des Trockenlaufens von Dichtungen, insbesondere Wellendichtungen, mit einem Spülflüssigkeitstank mit einer Füllstandsanzeige, wobei der Tank über eine Leitung mit einem zu spülenden bzw. zu schmierenden Raum zwischen zwei benachbarten Dichtungen verbunden ist.

Insbesondere bei Wellendichtungen ist es bekannt, ringförmige Dichtelemente zu verwenden, welche eine in Richtung des Raumes, welcher abgedichtet werden soll, weisende Dichtlippe oder eine Mehrzahl derartiger Dichtlippen aufweisen. Um zu verhindern, daß derartige Dichtlippen trockenlaufen, ist es bekannt, wenigstens zwei derartige Dichtelemente so in Abstand voneinander anzuordnen, daß zwischen ihnen ein Raum verbleibt, an welchen ein Spülflüssigkeitstank angeschlossen ist. Die Spülflüssigkeit hat schmierende Eigenschaften und soll nicht nur sicherstellen, daß der Raum zwischen derartigen benachbarten Dichtungen von eindringenden Fremdkörpern freigehalten wird, sondern vor allen Dingen auch sicherstellen, daß die Schmiermittelzufuhr ein Trocklaufen der Dichtlippen verhindert.

Bei den bekannten Ausbildungen dieser Art wurde dann, wenn der Füllstand des Spülflüssigkeitstanks keinen nennenswerten Schwankungen unterworfen war, davon ausgegangen, daß die Schmierung in korrekter Weise erfolgt. Eine derartige Annahme, setzt allerdings voraus, daß auch in den Leitungen zu dem Raum zwischen benachbarten Dichtungen keine wie immer geartete Verstopfung aufgetreten ist und weiters, daß der Raum selbst nicht verstopft wurde. Wenn umgekehrt eine rasche Abnahme des Füllstandes beobachtet wurde, wurde davon ausgegangen, daß ein Defekt vorliegt, wobei allerdings keine konkrete Aussage möglich war, ob die Füllstandsabnahme auf einen Austritt von Spül-

flüssigkeit im Bereich der Dichtungen oder an anderer Stelle zurückzuführen ist.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß tatsächlich in einfacher Weise sichergestellt werden kann, daß der Raum zwischen benachbarten Dichtungen mit Spül- bzw. Schmierflüssigkeit gefüllt ist, um auf diese Weise ein Trockenlaufen der Dichtungen sicher zu verhindern. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Ausbildung im wesentlichen darin, daß der Raum zwischen benachbarten Dichtungen an wenigstens einer von der Zulaufstelle verschiedenen weiteren Stelle mit einer Ablaufleitung verbunden ist, welche in einen weiteren Tank mündet. Dadurch, daß nicht nur ein Zulauf wie bei den bekannten Einrichtungen sondern auch ein Ablauf vorgesehen ist, wird sichergestellt, daß Spülflüssigkeit bzw. Schmiermittel über den Raum zwischen benachbarten Dichtungen geführt wird. Mit anderen Worten bedeutet eine derartige Ausbildung, daß aus der Ablaufleitung austretendes Spül- bzw. Schmiermittel über die Zulaufleitung zugeführt worden sein muß und daher auch im Raum zwischen benachbarten Dichtelementen zur Verhinderung des Trockenlaufens zur Verfügung stand. Bei Wellendichtungen ist, wie bereits eingangs erwähnt, die Ausbildung üblicherweise so getroffen, daß die Dichtlippen in axialer Richtung der Welle in die Richtung weisen, gegen welche eine Abichtung erfolgen soll. Daraus resultiert, daß der Raum zwischen benachbarten Dichtelementen bzw. Wellendichtungen in der Regel auf einem Druckniveau gehalten werden muß, welches geringer ist als der an der Außenseite der Dichtung anstehende Druck, um sicherzustellen, daß Spülflüssigkeit bzw. Schmiermittel unter elastischer Verformung der Dichtlippe nicht nach außen austreten kann. Umge-, kehrt muß aber aus Gründen der sicheren Funktion einer derartigen Wellendichtung dafür Sorge getragen werden, daß eine maximale Druckdifferenz zwischen dem Druck im Raum zwischen benachbarten Dichtelementen und dem Raum, welche abgedichtet werden soll, nicht überschritten wird. Um sicherzustellen, daß im Raum zwischen benachbarten Dichtelementen ein vordefinierter Druck sicher eingehalten wird, ist mit Vorteil die Ausbildung so

getroffen, daß der weitere Tank über eine Druckausgleichsleitung mit dem Spülflüssigkeitstank verbunden ist. Auf diese Weise erfolgt ein Durchtritt der Spül- bzw. Schmierflüssigkeit durch den Ringraum bzw. dem Raum zwischen benachbarten Dichtungen unter der Einwirkung der Schwerkraft bei einem vorgegebenen Druckniveau, welches dem Druck in den beiden Tanks entspricht. Es wird somit unabhängig von der Höhe des tatsächlichen Druckes der hydrostatische Druck wirksam, wofür mit Vorteil die Ausbildung so getroffen ist, daß der Spülflüssigkeitstank oberhalb der Zulaufstelle des Raumes zwischen benachbarten Dichtungen und der weitere Tank unterhalb des Abflußes aus diesem Raum angeordnet ist. Eine derartige Ausbildung hat gegenüber der Verwendung einer Pumpe zur Erzielung eines bestimmten Druckes den Vorteil, daß der Druck unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit und von dem Durchflußquerschnitt konstant gehalten wird. Die jeweils in der zweiten Einheit auf diese Weise aus einem Tank in den anderen Tank fließende Flüssigkeitsmenge gibt Aufschluß über den Zustand der Dichtung und läßt unmißverständlich erkennen, daß die Zu- und Ablaufleitungen ebenso wie der von der Spül- bzw. Schmierflüssigkeit durchströmte Raum nicht durch Fremdteile blockiert sind.

In einfacher Weise kann die Spül- bzw. Schmierflüssigkeit hiebei im Kreislauf geführt werden, wofür vorzugsweise die Ausbildung so getroffen ist, daß der weitere Tank über eine Pumpe und eine Rücklaufleitung und vorzugsweise ein Filter mit dem Spülflüssigkeitstank verbunden ist. Eine Verwendung einer Pumpe in dieser Rücklaufleitung hat keinen Einfluß auf das Druckniveau, welches durch die Ausgleichsleitung und den an einen der beiden Tanks angelegten Gasdruck vorgegeben ist. Eine Rückführung von Spül- bzw. Schmierflüssigkeit aus dem weiteren Tank, in den Spülflüssigkeitstank kann in einfacher Weise in Abhängigkeit vom Füllstand bzw. der Füllhöhe im weiteren Tank vorgenommen werden, wofür die Ausbildung mit Vorteil so getroffen ist, daß die Pumpe mit Füllstandshaltern im weiteren Tank verbunden ist.

Zur exakten Vorgabe des jeweils gewünschten Druckniveaus kann der Spülflüssigkeitstank mit einer regelbaren Gasdruck-

quelle verbunden sein, wobei, wie eingangs bereits erwähnt, als Spülflüssigkeit mit Vorteil Schmieröl eingesetzt wird.

Aus den eingangs bereits erwähnten Gründen, wonach eine maximale Druckdifferenz zwischen benachbarten Dichtelementen bzw. dem Raum zwischen Dichtelementen und dem abzudichtenden Raum nicht überschritten werden soll, kann die Ausbildung mit Vorteil so getroffen werden, daß bei einer Mehrzahl von in Achsrichtung aneinander anschließenden Wellendichtungen die im jeweils benachbarten Ringraum zwischen benachbarten Dichtungen eingestellten Druckwerte der regelbaren Gasdruckquelle auf eine maximale Druckdifferenz von 1 bar, vorzugsweise maximal 0,3 bar, eingestellt sind, wobei eine derartige Ausbildung eine besonders lange Lebensdauer der Dichtelemente sicherstellt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig.l schematisch einen Schnitt im Bereich einer mehrstufigen Abdichtung einer drehbar gelagerten Welle mit einer erfindungsgemäße Einrichtung zum Verhindern des Trockenlaufens von Dichtungen; und Fig.2 ein Prinzipschaubild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Verhindern des Trockenlaufens von Dichtungen.

In Fig.l ist mit 1 eine Welle angedeutet, welche in einem stationären Bauteil 2 über nicht näher dargestellte Lager drehbar gelagert ist, wobei aneinander anschließende und jeweils eine Mehrzahl von Dichtungen 3, 4, beispielsweise Wellendichtungen, aufweisende Dichtstufen dargestellt sind, um einen Druckausgleich zwischen den zu beiden Seiten der Dichtungen 3, 4 herrschenden unterschiedlichen Drücken, welche in Fig.l schematisch mit pi und p2 angedeutet sind, zu ermöglichen. Zum Verhindern des Trockenlaufens der Dichtungen 3, 4 wird jeweils, in einen zwischen zwei benachbarten Dichtungen 3 und 4 liegenden Raum 5 über eine Zuleitung 6 eine Spülflüssigkeit bzw. ein Schmiermittel eingebracht, wie dies durch den Pfeil 7 angedeutet ist. Das Schmiermittel bzw. Spülmittel füllt den Ringraum 5 zwischen den benachbarten Dichtelementen 3, 4 und tritt über eine von der Zulaufstelle, welche durch die Leitung 6 angedeutet ist, verschiedene Ablaufstelle 8 wiederum aus dem zwischen den

benachbarten Dichtungen 3 bzw. 4 liegenden Ringraum 5 aus, wie dies durch den Pfeil 9 angedeutet ist.

In der Darstellung gemäß Fig.2 sind die Welle 1 sowie der zwischen zwei benachbarten Dichtungen 3, 4 liegende Ringraum 5 ebenso wie die Zuleitung 6 und die Ableitung 8 schematisch angedeutet. In die Zuleitung 6 gelangt Spülflüssigkeit bzw. Schmiermittel aus einem Spülflüssigkeitstank 10, wobei in die Zuleitung 6 ein Ventil bzw. ein Hahn 11 eingeschaltet ist. Im Spülflüssigkeitstank 10 wird über eine schematisch angedeutete Druckquelle 12 ein dem Druck im jeweiligen Raum 5 entsprechender Druck aufrechterhalten, wobei in die Leitung 13 zwischen der Druckquelle 12 und dem Spülflüssigkeitstank 10 ein Ventil 14 eingeschaltet ist.

Das aus dem Raum 5 zwischen zwei benachbarten Dichtungen 3, 4 über die Ableitung 8 abgezogene Schmiermittel gelangt in einen weiteren Tank 15, welcher mit dem Spülflüssigkeitstank 10 über eine Ausgleichsleitung 16 verbunden ist, so daß in beiden Tanks 10, 15 derselbe Druck herrscht. Im weiteren Tank 15 sind Füllstandsensoren 17 und 18 angeordnet, welche mit einer Pumpe 19 gekoppelt sind, welche in der Rücklaufleitung 20 zwischen dem weiteren Tank 15 und dem Spülflüssigkeitsbehälter 10 angeordnet ist, wobei in dieser Rücklaufleitung 20 weiters ein Filter 21 vorgesehen ist. Im Spülflüssigkeitstank 10 ist ebenfalls ein Niveaumesser, beispielsweise ein Schwimmer 22, angeordnet, wobei ein Anzeige mit 23 angedeutet ist. Der Spülflüssigkeitstank 10 ist dabei oberhalb 'der Zulaufstelle des Raumes 5 zwischen benachbarten Dichtungen 3, 4 und der weitere Tank 15 ist unterhalb des Abflusses 8 aus diesem Raum angeordnet, so daß lediglich durch hydrostatischen Druck ein Durchströmen des Raumes 5 zwischen benachbarten Dichtungen 3, 4 erfolgt.

Durch eine Dichtungsstufe, wie sie in Fig.l dargestellt ist, kann ein Differenzdruck von unter 1 bar, etwa 0,3 bar, abgebaut werden, so daß für einen Abbau von größeren Differenzdrücken eine Mehrzahl von Dichtungsstufen hintereinander geschaltet ist. Dabei ist jeder Dichtungsstufe eine der in Fig.2 dargestellten Einrichtungen zum Spülen des Raumes 5 zwischen benachbarten Dichtungen 3, 4 bzw. zum Verhindern des Trockenlau-

fens derartiger Dichtungen 3, 4 zugeordnet, wobei über die jedem Spülflüssigkeitstank 10 jeweils zugeordnete Druckquelle 12 der entsprechende Druck entsprechend dem Differenzdruck im Bereich der Dichtungsstufe eingestellt werden kann.

Für die Inbetriebnahme bzw. erste Spülung des Raumes 5 zwischen zwei benachbarten Dichtungen 3, 4 wird der Drei-Wege-Hahn 11 auf Entlüftung umgeschaltet, worauf der Raum 5 mit Schmiermittel bzw. Spülflüssigkeit bis an die Entlüftung des 3-Wege-Hahnes 11 gefüllt wird, wonach der Hahn bzw. Schieber 11 umgeschaltet und gesichert wird. Darauf wird der Spülflüssigkeitstank bzw. Vorratsbehälter 10 bis zu seinem Sollfüllstand, welcher mit 24 angedeutet ist, gefüllt.

Das aus dem Raum 5 zwischen zwei benachbarten Dichtungen 3, 4 über die Leitung 8 in den weiteren Tank bzw. Behälter 15 rücklauf ende Öl wird nach Erreichen bzw. Ansprechen des Sensors 17 über die Pumpe 19 wiederum in den Spülflüssigkeitstank 10 rückgeleitet. Insgesamt rinnt somit das Schmiermittel hydrostatisch aus dem Spülflüssigkeitstank 10 über den Gleitraum 5 in den weiteren Tank 15. Die Rückförderung von Schmiermittel bzw. Spülflüssigkeit über die Pumpe 19 erfolgt dabei jeweils bis zum Ansprechen des Sensors 18. Solange somit eine Rückförderung von Schmiermittel mit der Pumpe 19 vom weiteren Tank 15 in den Spülflüssigkeitstank 10 gegeben ist, ist gewährleistet, daß der Raum 5 zwischen benachbarten Dichtelementen 3, 4 ausreichend von Spülflüssigkeit bzw. Schmiermittel durchströmt wird, so daß ein Trockenlaufen der Dichtungen 3, 4 vermieden wird.

Sinkt bei fortschreitendem Betrieb der Füllstand im Spülflüssigkeitsbehälter 10 jedoch unter das mit 25 bezeichnete minimale Niveau, so ist ein eindeutiger Hinweis gegeben, daß das System undicht ist und beispielsweise Probleme bei der Dichtung, auftreten können. Ein derartiges Absinken des sich im Kreislauf befindlichen Schmiermittels kann zwar auch beispielsweise durch einen Bruch in den Zuleitungen bzw. Ableitungen 6 und 7 auftreten, wobei derartige Lecks jedoch leicht feststellbar sind. Bei Funktionsfähigkeit der Zuleitung ist bei einem zu raschen Absinken des Flüssigkeitsniveaus im Spülflüssigkeitstank 10 ein Hinweis darauf zu sehen, daß Spülflüssigkeit aus dem Raum 5

zwischen benachbarten Dichtelementen 3, 4 austritt und somit die Dichtungen beschädigt sind.

Claims (8)

VOEST-ALPINE Bergtechnik Gesellschaft m.b.H. Zeltweg (Österreich) Schutzanspräche

1. Einrichtung zum Verhindern des Trockenlaufens von Dichtungen (3, 4), insbesondere Wellendichtungen, mit einem Spülflüssigkeitstank (10) mit einer Füllstandsanzeige (24) , wobei der Tank (10) über eine Leitung (6) mit einem zu spülenden bzw. zu schmierenden Raum (5) zwischen zwei benachbarten Dichtungen (3, 4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (5) zwischen benachbarten Dichtungen (3, 4) an wenigstens einer von der Zulauf stelle (6) verschiedenen weiteren Stelle mit einer Ablaufleitung (8) verbunden ist, welche in einen weiteren Tank (15) mündet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Tank (15) über eine Druckausgleichsleitung (16) mit dem Spülflüssigkeitstank (10) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülflüssigkeitstank (10) oberhalb der Zulaufstelle (6) des Raumes (5) zwischen benachbarten Dichtungen (3, 4) und der weitere Tank (15) unterhalb des AbfluSes (8) aus diesem Raum (5) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Tank (15) über eine Pumpe (19) und eine Rücklaufleitung (20) und vorzugsweise ein Filter (21) mit dem Spülflüssigkeitstank (10) verbunden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (19) mit Füllstandshaltern (17, 18) im weiteren Tank (15) verbunden ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülflüssigkeitstank (10) mit einer regelbaren Gasdruckquelle (12) verbunden ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Spülflüssigkeit Schmieröl eingesetzt ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Mehrzahl von in Achsrichtung aneinander anschließenden Wellendichtungen (3, 4) die im jeweils benachbarten Ringraum (5) zwischen benachbarten Dichtungen (3, 4) eingestellten Druckwerte der regelbaren Gasdruckquelle {12) auf eine maximale Druckdifferenz von 1 bar, vorzugsweise maximal 0,3 bar, eingestellt sind.