WO2021115681A1 - Gleitringdichtungsanordnung mit leckagemessung - Google Patents

Gleitringdichtungsanordnung mit leckagemessung Download PDF

Info

Publication number
WO2021115681A1
WO2021115681A1 PCT/EP2020/080660 EP2020080660W WO2021115681A1 WO 2021115681 A1 WO2021115681 A1 WO 2021115681A1 EP 2020080660 W EP2020080660 W EP 2020080660W WO 2021115681 A1 WO2021115681 A1 WO 2021115681A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mechanical seal
seal arrangement
mass flow
leakage
arrangement according
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/080660
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Lang
Original Assignee
Eagleburgmann Germany Gmbh & Co.Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eagleburgmann Germany Gmbh & Co.Kg filed Critical Eagleburgmann Germany Gmbh & Co.Kg
Publication of WO2021115681A1 publication Critical patent/WO2021115681A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/005—Sealing rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3492—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member with monitoring or measuring means associated with the seal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • G01M3/22—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators
    • G01M3/223—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for pipe joints or seals

Definitions

  • the present invention relates to a mechanical seal arrangement with an exact leakage measurement, in particular of volatile components of a product to be sealed.
  • Mechanical seal arrangements are known from the prior art in different configurations. Mechanical seal arrangements serve to seal liquids and / or gases. In the case of many such products to be sealed, very small, non-dripping leaks can emerge through a sealing gap between the sliding rings of the sliding ring seal arrangement. Since such non-dripping leaks are volatile and are therefore only present as a gas, it is difficult to recognize that such gaseous substances are leaking through the mechanical seal. Since the leakage quantities are often very small, such a leakage is often not detected during operation. Nevertheless, even small amounts of toxic, gaseous substances can damage the environment and / or people who are in the vicinity of the machine to be sealed.
  • the mechanical seal assembly according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that a particularly simple and inexpensive structure is proposed in which the smallest amounts of gaseous leakage that passes through a sealing gap between a rotating and a stationary slide ring of a mechanical seal can nevertheless be detected . Furthermore, according to the invention, continuous, very cost-effective monitoring of the mechanical seal arrangement can be made possible, so that Even the smallest leakages can be detected over the entire service life of the mechanical seal arrangement. A construction of the mechanical seal arrangement remains very simple and compact. According to the invention, this is achieved in that the mechanical seal arrangement has, in addition to the mechanical seal, a measuring chamber which is in fluid connection with the sealing gap. Any leakage occurring through the sealing gap can thus be fed into the measuring chamber.
  • the mechanical seal arrangement comprises a supply line opening into the measuring chamber for supplying a carrier medium.
  • a first mass flow M1 of the carrier medium is greater than a second mass flow M2 of the leakage.
  • the first mass flow M 1 is preferably greater than the second mass flow M2 by a factor of 10 to 100.
  • a conveying device is provided for conveying the carrier medium into the measuring room.
  • In the measuring room there is a first concentration measuring device for determining components of the medium located in the measuring room.
  • an evaluation unit is provided which is set up to determine a leak through the sealing gap based on the results of the concentration measuring device.
  • the first mass flow M1 of the carrier medium is very much greater than the second mass flow M2 of the non-dripping leakage.
  • a volume of the measuring space is not excessively large.
  • the measuring space is preferably an annular measuring space.
  • the evaluation unit is preferably set up to determine the second mass flow M2 of the leak.
  • a quantitative variable can be specified for the second mass flow M2.
  • M2 (c x - C x o) M1, where c x is the concentration of the leakage gas at the time of measurement, c x0 concentration of the leakage gas at the start of the measurement,
  • M1 is the mass flow of the carrier medium and M2 is the mass flow of the leakage gas. Where M2 «M1.
  • the mechanical seal arrangement further comprises a flow measuring device which is arranged in the supply line. A simple and exact determination of the first mass flow M1 of the carrier medium can thereby be made possible.
  • the measuring space is arranged directly on a rear side of the stationary sliding ring.
  • the mechanical seal arrangement particularly preferably furthermore has a second concentration measuring device which is arranged in the feed line of the carrier medium.
  • the second concentration measuring device makes it possible for gases in the carrier medium to be reliably determined. This is particularly important when a leak of the product to be sealed via the mechanical seal is equal to a gas present in the carrier medium. In this way, a falsifying result due to the gas that may be present in the carrier medium as the leak can be avoided.
  • the evaluation unit is then preferably set up to determine a leak with a high degree of certainty based on the signals from the first and second concentration device.
  • the mechanical seal arrangement preferably further comprises a shaft sleeve on which the rotating seal ring and the conveying device are arranged.
  • the conveying device is preferably a fan or a compressor or the like.
  • a deflection device is also preferably provided, which is arranged in a fluid path from the sealing gap to the measuring chamber.
  • the deflection device is set up to deflect a leak via the sealing gap and, if possible, to feed it in one direction to the concentration measuring device arranged in the measuring space. This enables a more reliable detection of the non-dripping, small leakage.
  • the deflection device is preferably arranged on a rotating component of the mechanical seal arrangement, in particular the shaft sleeve.
  • the deflection device can preferably enable a deflection of 90 degrees and in particular enable a deflection in the radial direction.
  • the concentration measuring device is preferably a gas chromatograph, in particular a gas chromatograph in thin-layer construction.
  • the concentration measuring device is a nanoelectromechanical sensor (NEMS) or in particular an optical and / or acoustic system for gas analysis.
  • NEMS nanoelectromechanical sensor
  • the NEMS is a sensor chip with a large number of nanowires in which an electrical resistance changes depending on an ambient medium. The changes in resistance depend on the molecules of the surrounding gas and are thus characteristic and recognizable for individual molecules. This pattern is taught into the sensor chip and can be recognized within seconds.
  • the mechanical seal arrangement further preferably comprises a tandem seal with two mechanical seals, which are arranged axially one after the other in series, the measuring space preferably being positioned between the two mechanical seals.
  • the mechanical seal arrangement according to the invention is particularly suitable for detecting hydrocarbons and can preferably be used in the oil and gas industry.
  • the evaluation unit is also preferably possible for the evaluation unit to be arranged directly on the concentration measuring device. Based on the measurement result when a concentration of a leak was detected, a warning message or the like is preferably output in order to enable maintenance of the mechanical seal arrangement.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a mechanical seal arrangement according to a first exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a mechanical seal arrangement according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • a mechanical seal arrangement 1 according to a first preferred exemplary embodiment of the invention is described in detail below with reference to FIG.
  • the mechanical seal arrangement 1 comprises a mechanical seal 2 with a rotating sliding ring 3 and a stationary sliding ring 4, which define a sealing gap 5 between them.
  • the mechanical seal 2 seals a product area 13 from an atmosphere area 14.
  • the rotating seal ring 3 is arranged on a shaft 16 and rotates with it.
  • the stationary sliding ring 4 is fixed on a housing 15.
  • X-X denotes a central axis of the shaft 16.
  • a measuring space 6 with a predetermined volume is arranged adjacent to the mechanical seal 2.
  • the measuring space 6 directly adjoins a rear side 41 of the stationary seal ring 4.
  • a supply line 17 for supplying a carrier medium opens into the measuring space 6.
  • a conveying device 7 in the form of a fan or the like is arranged in the supply line 17, a conveying device 7 in the form of a fan or the like is arranged.
  • the conveying device 7 conveys the carrier medium with a constant first mass flow M1 into the measuring space 6. As a result, a constant pressure is maintained in the measuring space 6.
  • a concentration measuring device 8 is arranged in the measuring space 6, which can be, for example, a gas chromatograph in thin-layer construction.
  • a flow meter 18 is more preferably arranged in the supply line 17.
  • a deflection device 11 is arranged on the shaft 16.
  • the deflection device 11 deflects a second mass flow M2 of the leakage 9 by 90 degrees in the radial direction.
  • sufficient mixing is achieved between the first mass flow M1 and the second mass flow M2, so that the concentration measuring device 8 can reliably detect the small, gaseous leaks 9 that may occur in the measuring space 6.
  • the concentration measuring device 8 is connected to an evaluation unit 10 which is set up to determine a leak 9 based on the result of the concentration measuring device 8.
  • the carrier medium can, for example, be air or, alternatively, pure nitrogen.
  • the mechanical seal arrangement 1 is preferably used to detect hydrocarbons which form the small, non-dripping leakage.
  • the second mass flow M2 of the leak can be roughly determined using the following equation, since in particular the second mass flow M2 of the leak is very much smaller than the first mass flow M1 of the carrier medium:
  • FIG. 2 shows a mechanical seal arrangement according to a second embodiment of the invention. Identical or functionally identical parts are denoted by the same reference symbols as in the first exemplary embodiment.
  • the rotating slide ring 2 and the deflecting device 11 are arranged on a shaft sleeve 12. Furthermore, a wing 70 of a conveyor device 7 is also arranged on the shaft sleeve 12. As a result, when the shaft 16 rotates, the vane 70 is moved along with it, so that the carrier medium can be conveyed from the supply line 17 into the measuring space 6. It should be noted that a plurality of vanes 70 can be arranged along the circumference of the shaft sleeve 12. A separate conveying device in the supply line 17 can thus be dispensed with.
  • a construction of the mechanical seal arrangement 1 in particular can be further simplified and the expense of a separate conveying device in the supply line can be dispensed with.
  • a first concentration measuring device 8 is arranged in the measuring space 6 and a second concentration measuring device 8 ′ is arranged in the supply line 17.
  • this exemplary embodiment corresponds to the previous exemplary embodiment, so that reference can be made to the description given there.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtungsanordnung, umfassend eine Gleitringdichtung (2) mit einem rotierenden Gleitring (3) und einem stationären Gleitring (4), welche zwischen sich einen Dichtspalt (5) definieren, einen Messraum (6), welcher mit dem Dichtspalt (5) in Fluidverbindung steht, wobei eine über den Dichtspalt (5) auftretende Leckage (9) in den Messraum (6) zuführbar ist, eine in den Messraum mündende Zufuhrleitung (17) zur Zuleitung eines Trägermediums, wobei ein erster Massenstrom (M1) des Trägermediums größer ist als ein zweiter Massenstrom (M2) der Leckage (9), eine Fördervorrichtung (7) zur Förderung des Trägermediums in den Messraum (6), eine erste Konzentrations-Messvorrichtung (8) zur Bestimmung von Bestandteilen des sich im Messraum (6) befindlichen Mediums, und eine Auswertungseinheit (10), welche eingerichtet ist, basierend auf dem Ergebnis der Konzentrations-Messvorrichtung (8) eine Leckage (9) zu bestimmen.

Description

Gleitringdichtungsanordnung mit Leckagemessung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleitringdichtungsanordnung mit einer exakten Leckagemessung, insbesondere von flüchtigen Komponenten eines abzudichtenden Produkts.
Gleitringdichtungsanordnungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Gleitringdichtungsanordnungen dienen dabei zur Abdichtung von Flüssigkeiten und/oder Gasen. Bei vielen derartigen abzudichtenden Produkten können hierbei sehr geringe, nicht tropfende Leckagen durch einen Dichtspalt zwischen den Gleitringen der Gleitringdichtungsanordnung austreten. Da derartige nicht tropfende Leckagen flüchtig sind und somit nur noch als Gas vorliegen, ist es schwierig, zu erkennen, dass derartige gasförmige Stoffe durch die Gleitringdichtung lecken. Da die Leckagemengen häufig sehr klein sind, wird eine derartige Leckage im Betrieb häufig nicht erkannt. Trotzdem kann es auch durch geringe Mengen von toxischen, gasförmigen Stoffen zu Schädigungen der Umwelt und/oder von Menschen, welche sich in der Nähe der abzudichtenden Maschine aufhalten, kommen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gleitringdichtungsanordnung bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellung eine sichere Erfassung von sehr geringen, gasförmigen Leckagemengen ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass ein besonders einfach und kostengünstiger Aufbau vorgeschlagen wird, bei dem trotzdem geringste Mengen von gasförmiger Leckage, die über einen Dichtspalt zwischen einem rotierenden und einem stationären Gleitring einer Gleitringdichtung hindurchtritt, erfassbar sind. Weiterhin kann erfindungsgemäß eine kontinuierliche, sehr kostengünstige Überwachung der Gleitringdichtungsanordnung ermöglicht werden, sodass über eine gesamte Nutzungsdauer des Gleitringdichtungsanordnung auch minimalste Leckagen erfassbar sind. Ein Aufbau der Gleitringdichtungsanordnung bleibt dabei trotzdem sehr einfach und kompakt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Gleitringdichtungsanordnung zusätzlich zur Gleitringdichtung einen Messraum aufweist, welcher mit dem Dichtspalt in Fluidverbindung steht. Eine über den Dichtspalt auftretende Leckage kann dadurch in den Messraum zugeführt werden. Ferner umfasst die Gleitringdichtungsanordnung eine in den Messraum mündende Zufuhrleitung zur Zuleitung eines Trägermediums. Dabei ist ein erster Massenstrom M1 des Trägermediums größer als ein zweiter Massenstrom M2 der Leckage. Der erste Massenstrom M 1 ist dabei vorzugsweise um den Faktor 10 bis 100 größer als der zweite Massenstrom M2. Weiterhin ist eine Fördervorrichtung zur Förderung des Trägermediums in den Messraum vorgesehen. Im Messraum befindet sich eine erste Konzentrations-Messvorrichtung zur Bestimmung von Bestandteilen des sich im Messraum befindlichen Mediums. Weiterhin ist eine Auswertungseinheit vorgesehen, welche eingerichtet ist, basierend auf den Ergebnissen der Konzentrations-Messvorrichtung eine Leckage über den Dichtspalt zu bestimmen. Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Erfassung von sehr geringen, nicht tropfenden Leckagen, welche bisher im Stand der Technik nicht erfasst wurden. Der erste Massenstrom M1 des Trägermediums ist dabei sehr viel größer als der zweite Massenstrom M2 der nicht tropfenden Leckage. Ein Volumen des Messraums ist dabei nicht übermäßig groß. Der Messraum ist vorzugsweise ein ringförmiger Messraum.
Die Auswertungseinheit ist vorzugsweise eingerichtet, den zweiten Massenstrom M2 der Leckage zu bestimmen. Dadurch kann eine quantitative Größe für den zweiten Massenstrom M2 angegeben werden. In einer ungefähren Näherung gilt dabei:
M2 = (cx - Cxo) · M1 , wobei cx die Konzentration des Leckagegases zum Messzeitpunkt, cx0 Konzentration des Leckagegases zum Messstart,
M1 der Massenstrom des Trägermediums und M2 der Massenstrom des Leckagegases ist. Dabei ist M2 « M1.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Gleitringdichtungsanordnung ferner eine Durchflussmessvorrichtung, welche in der Zufuhrleitung angeordnet ist. Dadurch kann eine einfache und exakte Bestimmung des ersten Massenstroms M1 des Trägermediums ermöglicht werden.
Weiter bevorzugt ist der Messraum unmittelbar an einer Rückseite des stationären Gleitrings angeordnet. Dadurch kann eine kompakte Bauweise der Gleitringdichtung beibehalten werden und ein Fluidpfad für die Leckage vom Dichtspalt in den Messraum kann kurz sein, sodass eine schnelle Erfassung einer möglicherweise auftretenden, nicht tropfenden Leckage möglich ist.
Besonders bevorzugt die Gleitringdichtungsanordnung ferner eine zweite Konzentrations- Messvorrichtung, welche in der Zufuhrleitung des Trägermediums angeordnet ist. Durch die zweite Konzentrations-Messvorrichtung ist es möglich, dass Gase des Trägermediums sicher bestimmt werden können. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn eine Leckage des abzudichtenden Produkts über die Gleitringdichtung gleich einem im Trägermedium vorhandenen Gas ist. Dadurch kann ein verfälschendes Ergebnis durch das möglicherweise im Trägermedium vorhandene gleiche Gas wie die Leckage vermieden werden. Vorzugsweise ist die Auswertungseinheit dann eingerichtet, basierend auf den Signalen der ersten und zweiten Konzentrationsvorrichtung eine Leckage mit hoher Sicherheit zu bestimmen.
Vorzugsweise umfasst die Gleitringdichtungsanordnung ferner eine Wellenhülse, auf welcher der rotierende Gleitring und die Fördervorrichtung angeordnet ist. Dadurch können zwei Fördervorrichtungen vorgesehen werden oder alternativ kann auf die Fördervorrichtung in der Zufuhrleitung verzichtet werden.
Die Fördervorrichtung ist vorzugsweise ein Lüfter oder ein Verdichter oder dergleichen.
Weiter bevorzugt ist eine Umlenkeinrichtung vorgesehen, welche in einem Fluidpfad vom Dichtspalt zum Messraum angeordnet ist. Die Umlenkeinrichtung ist dabei eingerichtet, eine Leckage über den Dichtspalt umzulenken und möglichst in eine Richtung der am Messraum angeordneten Konzentrations-Messvorrichtung zuzuführen. Dadurch kann eine sicherere Erfassung der nichttropfenden, kleinen Leckage ermöglicht werden.
Die Umlenkeinrichtung ist vorzugsweise an einem rotierenden Bauteil der Gleitringdichtungsanordnung, insbesondere der Wellenhülse, angeordnet. Die Umlenkeinrichtung kann dabei vorzugsweise eine Umlenkung von 90 Grad ermöglichen und insbesondere eine Umlenkung in Radialrichtung ermöglichen.
Vorzugsweise ist die Konzentrations-Messvorrichtung ein Gaschromatograph, insbesondere ein Gaschromatograph in Dünnschichtbauweise.
Alternativ ist die Konzentrations-Messvorrichtung ein nanoelektromechanischer Sensor (NEMS) oder insbesondere ein optisches und/oder akustisches System zur Gasanalyse. Der NEMS ist ein Sensorchip mit einer Vielzahl von Nanodrähten, bei denen eine Änderung eines elektrischen Widerstandes in Abhängigkeit eines Umgebungsmediums auftritt. Die Widerstandsänderungen hängen von den Molekülen des umgebenen Gases ab und sind somit für einzelne Moleküle charakteristisch und wiedererkennbar. Dieses Muster wird in den Sensorchip eingelernt und kann innerhalb von Sekunden wiedererkannt werden.
Weiter bevorzugt umfasst die Gleitringdichtungsanordnung eine Tandemdichtung mit zwei Gleitringdichtungen, welche in Reihe axial nacheinander angeordnet sind, wobei der Messraum vorzugsweise zwischen den beiden Gleitringdichtungen positioniert ist.
Die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung eignet sich insbesondere zur Erfassung von Kohlenwasserstoffen und kann vorzugsweise im Bereich der Erdöl- und Gasindustrie verwendet werden.
Es sei angemerkt, dass es weiter bevorzugt auch möglich ist, dass die Auswertungseinheit direkt an der Konzentrations-Messvorrichtung angeordnet ist. Basierend auf dem Messergebnis, wenn eine Konzentration einer Leckage erfasst wurde, wird bevorzugt eine Warnmeldung oder dergleichen ausgegeben, um eine Wartung der Gleitringdichtungsanordnung zu ermöglichen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 eine Gleitringdichtungsanordnung 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Die Gleitringdichtungsanordnung 1 umfasst eine Gleitringdichtung 2 mit einem rotierenden Gleitring 3 und einem stationären Gleitring 4, welche zwischen sich einen Dichtspalt 5 definieren.
Die Gleitringdichtung 2 dichtet dabei einen Produktbereich 13 von einem Atmosphärenbereich 14 ab.
Der rotierende Gleitring 3 ist auf einer Welle 16 angeordnet und rotiert mit dieser. Der stationäre Gleitring 4 ist an einem Gehäuse 15 fixiert. X-X bezeichnet eine Mittelachse der Welle 16.
Ein Messraum 6 mit einem vorbestimmten Volumen ist benachbart zur Gleitringdichtung 2 angeordnet. Der Messraum 6 grenzt dabei unmittelbar an eine Rückseite 41 des stationären Gleitrings 4. Eine Zufuhrleitung 17 zur Zuführung eines Trägermediums mündet dabei an den Messraum 6. In der Zufuhrleitung 17 ist eine Fördervorrichtung 7 in Form eines Ventilators oder dergleichen angeordnet. Die Fördervorrichtung 7 fördert dabei das Trägermedium mit einem konstanten ersten Massenstrom M1 in den Messraum 6. Dadurch wird im Messraum 6 ein konstanter Druck aufrechterhalten.
Im Messraum 6 ist ferner eine Konzentrations-Messvorrichtung 8 angeordnet, welche beispielsweise ein Gaschromatograph in Dünnschichtbauweise sein kann.
Zur exakten Bestimmung des ersten Massenstroms M1 des Trägermediums ist in der Zufuhrleitung 17 weiter bevorzugt ein Durchflussmesser 18 angeordnet.
Um zu verhindern, dass eine nicht tropfende, kleine Leckage 9 unmittelbar entlang der Welle 16 in Richtung zur Atmosphärenseite gefördert wird, ist an der Welle 16 eine Umlenkeinrichtung 11 angeordnet. Die Umlenkeinrichtung 11 lenkt dabei einen zweiten Massenstrom M2 der Leckage 9 um 90 Grad in Radialrichtung um. Dadurch wird eine ausreichende Vermischung zwischen dem ersten Massenstrom M1 und dem zweiten Massenstrom M2 erreicht, sodass eine sichere Erfassung der möglicherweise auftretenden kleinen, gasförmigen Leckagen 9 im Messraum 6 durch die Konzentrations-Messvorrichtung 8 möglich ist.
Die Konzentrations-Messvorrichtung 8 ist mit einer Auswertungseinheit 10 verbunden, welche eingerichtet ist, basierend auf dem Ergebnis der Konzentrations-Messvorrichtung 8 eine Leckage 9 zu bestimmen.
Das Trägermedium kann beispielsweise Luft sein oder alternativ auch reiner Stickstoff. Die Gleitringdichtungsanordnung 1 wird dabei vorzugsweise dazu verwendet, Kohlenwasserstoffe, welche die nicht tropfende, kleine Leckage bilden, zu erfassen.
Da das Volumen des Messraums 6 konstant ist und auch ein Druck im Messraum 6 bekannt ist oder gegebenenfalls gemessen werden kann, kann der zweite Massenstrom M2 der Leckage mit folgender Gleichung ungefähr bestimmt werden, da insbesondere der zweite Massenstrom M2 der Leckage sehr viel kleiner ist als der erste Massenstrom M1 des Trägermediums:
M2 = (cx- Cxo) · M1, hierbei ist cx die aktuelle Konzentration des Leckagegases zum Messzeitpunkt und Cxo die Konzentration des Leckagegases zu einem Startzeitpunkt der Messung. Figur 2 zeigt eine Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind beim zweiten Ausführungsbeispiel der rotierende Gleitring 2 und die Umlenkeinrichtung 11 auf einer Wellenhülse 12 angeordnet. Ferner ist ein Flügel 70 einer Fördervorrichtung 7 ebenfalls auf der Wellenhülse 12 angeordnet. Dadurch wird bei einer Rotation der Welle 16 der Flügel 70 mitbewegt, sodass eine Förderung vom Trägermedium aus der Zufuhrleitung 17 in den Messraum 6 möglich ist. Es sei angemerkt, dass hierbei entlang des Umfangs der Wellenhülse 12 mehrere Flügel 70 angeordnet sein können. Somit kann auf eine separate Fördervorrichtung in der Zufuhrleitung 17 verzichtet werden. Dadurch kann insbesondere ein Aufbau der Gleitringdichtungsanordnung 1 weiter vereinfacht werden und auf den Aufwand für eine separate Fördervorrichtung in der Zufuhrleitung verzichtet werden. Ferner ist eine erste Konzentrations-Messvorrichtung 8 im Messraum 6 und eine zweite Konzentrations- Messvorrichtung 8‘ in der Zufuhrleitung 17 angeordnet. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, sodass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Gleitringdichtungsanordnung
2 Gleitringdichtung
3 rotierender Gleitring
4 stationärer Gleitring
5 Dichtspalt
6 Messraum
7 Fördervorrichtung
8 erste Konzentrations-Messvorrichtung 8‘ zweite Konzentrations-Messvorrichtung
9 Leckage
10 Auswertungseinheit
11 Umlenkeinrichtung
12 Wellenhülse
13 Produktbereich
14 Atmosphärenbereich
15 Gehäuse
16 Welle
17 Zufuhrleitung
18 Durchflussmesser
41 Rückseite des stationären Gleitrings
70 Flügel der Fördervorrichtung
M1 erster Massenstrom des Trägermediums M2 zweiter Massenstrom der Leckage
X-X Mittelachse der Welle

Claims

Ansprüche
1. Gleitringdichtungsanordnung, umfassend
. eine Gleitringdichtung (2) mit einem rotierenden Gleitring (3) und einem stationären Gleitring (4), welche zwischen sich einen Dichtspalt (5) definieren,
. einen Messraum (6), welcher mit dem Dichtspalt (5) in Fluidverbindung steht, wobei eine über den Dichtspalt (5) auftretende Leckage (9) in den Messraum (6) zuführbar ist,
. eine in den Messraum mündende Zufuhrleitung (17) zur Zuleitung eines
Trägermediums, wobei ein erster Massenstrom (M1) des Trägermediums größer ist als ein zweiter Massenstrom (M2) der Leckage (9),
. eine Fördervorrichtung (7) zur Förderung des Trägermediums in den Messraum
(6),
. eine erste Konzentrations-Messvorrichtung (8) zur Bestimmung von Bestandteilen des sich im Messraum (6) befindlichen Mediums, und . eine Auswertungseinheit (10), welche eingerichtet ist, basierend auf dem Ergebnis der Konzentrations-Messvorrichtung (8) eine Leckage (9) zu bestimmen.
2. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Auswertungseinheit (10) eingerichtet ist, eine Größe des zweiten Massenstroms (M2) der Leckage (9) zu bestimmen, insbesondere mit der Gleichung
M2 (cx - Cxo) · M 1 , wobei M1 der Massenstrom des Trägermediums,
M2 der Massenstrom der Leckage, cx die Konzentration des Leckagegases zur Messzeit, und
Cxo die Konzentration des Leckagegases zum Messstart ist.
3. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Durchflussmessvorrichtung (18), welche in der Zufuhrleitung (17) angeordnet ist, um eine Größe des ersten Massenstroms (M1) zu bestimmen.
4. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Messraum (6) unmittelbar benachbart zur Gleitringdichtung (2) an einer Rückseite (41) des stationären Gleitrings (4) angeordnet ist.
5. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine zweite Konzentrations-Messvorrichtung (8), welche in der Zufuhrleitung (17) angeordnet ist.
6. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 5, wobei die Auswertungseinheit (10) eingerichtet ist, basierend auf den Signalen der ersten und zweiten Konzentrations-
Messvorrichtung (8) eine Menge der Leckage (9) zu bestimmen.
7. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassen eine Wellenhülse (12), auf welcher der rotierende Gleitring (3) und die Fördervorrichtung (7) geordnet sind.
8. Gleitringdichtungsanordnung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Umlenkeinrichtung (11), welche in einem Fluidpfad vom Dichtspalt (5) der Gleitringdichtung (2) zum Messraum (6) angeordnet ist.
9. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 8, wobei die Umlenkeinrichtung an einem rotierenden Bauteil der Gleitringdichtungsanordnung angeordnet ist.
10. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder zweite Konzentrations-Messvorrichtung (8) ein Gaschromatograph oder ein optisches oder akustisches System zur Gasanalyse ist oder ein nanoelektromechanisches System (NEMS).
PCT/EP2020/080660 2019-12-12 2020-11-02 Gleitringdichtungsanordnung mit leckagemessung WO2021115681A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019219430.3 2019-12-12
DE102019219430.3A DE102019219430A1 (de) 2019-12-12 2019-12-12 Gleitringdichtungsanordnung mit Leckagemessung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021115681A1 true WO2021115681A1 (de) 2021-06-17

Family

ID=73043274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/080660 WO2021115681A1 (de) 2019-12-12 2020-11-02 Gleitringdichtungsanordnung mit leckagemessung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102019219430A1 (de)
WO (1) WO2021115681A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114061852A (zh) * 2021-10-13 2022-02-18 合肥通用机械研究院有限公司 一种模拟泥水工况的双浮动密封试验装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2595828A1 (fr) * 1986-03-13 1987-09-18 Gen Electric Procede et dispositif de mesure d'un debit, plus particulierement du debit des fuites dans un joint a labyrinthe

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0224862D0 (en) * 2002-10-25 2002-12-04 Aesseal Plc An intelligent sealing system
DE102005036338A1 (de) * 2005-07-29 2007-02-15 Wilo Ag Gleitringdichtung
DE102007060392A1 (de) * 2007-12-14 2009-06-18 Krones Ag Drehverteiler mit Leckageerkennung
BRPI0913097B1 (pt) * 2008-05-21 2021-01-26 John Crane Inc. sistema de monitoração de vedação e sistema de suprimento para fornecimento de um fluxo de gás tratado
DE102010009194A1 (de) * 2010-02-24 2011-08-25 KSB Aktiengesellschaft, 67227 Gleitringdichtung und Verfahren zur Optimierung von deren Betriebsverhalten
DE102013224661B3 (de) * 2013-12-02 2015-05-21 Eagleburgmann Germany Gmbh & Co. Kg Gleitringdichtungsanordnung mit Desinfektionseinrichtung
IT201700029982A1 (it) * 2017-03-17 2018-09-17 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Tenuta a gas

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2595828A1 (fr) * 1986-03-13 1987-09-18 Gen Electric Procede et dispositif de mesure d'un debit, plus particulierement du debit des fuites dans un joint a labyrinthe

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114061852A (zh) * 2021-10-13 2022-02-18 合肥通用机械研究院有限公司 一种模拟泥水工况的双浮动密封试验装置
CN114061852B (zh) * 2021-10-13 2024-04-09 合肥通用机械研究院有限公司 一种模拟泥水工况的双浮动密封试验装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019219430A1 (de) 2021-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2174109B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur detektion einer leckage an einem doppelrohr
EP0615615B1 (de) Lecksucher für vakuumanlagen sowie verfahren zur durchführung der lecksuche an vakuumanlagen
EP2188608B1 (de) Schnüffellecksucher
EP3074680B1 (de) Ventil
EP3803164B1 (de) Gleitringdichtungsanordnung für null-emission
EP0750738B1 (de) Testgaslecksucher
EP3184754B1 (de) Sensoranordnung und messverfahren für eine turbomaschine
EP3526577B1 (de) Gaszuführeinheit für eine abgasanalyseeinheit zur messung von abgasen von verbrennungskraftmaschinen
EP3701242B1 (de) Abgasprobenentnahmesystem
EP2070865A1 (de) Drehverteiler mit Leckageerkennung
WO2021115681A1 (de) Gleitringdichtungsanordnung mit leckagemessung
DE202004018733U1 (de) Pumpe
EP0718613B1 (de) Verfahren zur Gasanalyse und Gasanalysator
EP2310823A1 (de) Verfahren zur bestimmung einer gesamt-leckrate einer vakuumanlage sowie vakuumanlage
DE102020134370A1 (de) Gaslecksuchvorrichtung und Gaslecksuchverfahren zur Erkennung eines Gaslecks in einem Prüfling
EP2884112B1 (de) Pumpe
DE4325419C2 (de) Lecksuchgerät für Vakuumanlagen
AT518184B1 (de) Messgas Entnahmeeinrichtung
EP4237831A1 (de) Ölnebeldetektor zur detektion und/oder analyse von öl-luftgemischen mit einer optischen messanordnung sowie zugehörige verfahren
DE1201583B (de) Verfahren zur laufenden Fernueberwachung der Luftzusammensetzung, insbesondere in gift-, explosions- oder feuergefaehrdeten Raeumen und Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens
EP0344618B1 (de) Vorrichtung zur Entnahme einer Gasprobe
DE102020128688B4 (de) Ölnebeldetektor mit Gasfördervorrichtung
EP0750060B1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung von Unregelmässigkeiten der Masse eines Faserbandes
DE202010010042U1 (de) Einrichtung zur fotometrischen Messung in Gasen und Flüssigkeiten
DE102014217822A1 (de) Rauchmeldeeinheit und Rauchmeldesystem

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20800637

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20800637

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1