DE29614698U1 - Drucküberwachungseinrichtung - Google Patents

Description

DE 1869

Drucküberwachungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Drucküberwachungseinrichtung.

Sie betrifft insbesondere eine Drucküberwachungseinrichtung für den Druck in Sperrfluid-Versorgungssystemen von Gleitringdichtungsanordnungen. Derartige Systeme versorgen, zumeist automatisch, eine Vielzahl von geschlossenen Umlaufsystemen mit einem Sperrfluid, wobei jedem Umlaufsystem eine Gleitringdichtungsanordnung zugeordnet sein kann, um in einem Dichtungsraum der Gleitringdichtungsanordnung einen Sperrdruck aufrechtzuerhalten, der etwas höher, z.B. um 1 bis 2 bar, als der abzudichtende Druck ist. Es wurde bei derartigen geschlossenen Sperrfluid-Umlaufsystemen festgestellt, dass durch äussere Einflüsse, z.B. Temperaturerhöhung, der Druck des Sperrfluides übermässig ansteigen kann, was Beschädigungen an der Gleitringdichtungsanordnung sowie anderen Anlagekomponenten zur Folge haben kann. Zwar wurde schon zum Schutz vor übermässigen Drücken der Einbau von auf bestimmte Maximaldrücke einstellbaren Sicherheitsdruckventilen und/oder vorgespannten Druckspeichern in das Umlaufsystem vorgeschlagen, doch erweist sich diese Art der Drucküberwachung als nachteilig, wenn z.B. eine Umstellung auf geänderte Sperrdrücke gewünscht wird. Die Sicherheitsventile bzw. Druckspeicher müssen bei einer Änderung des Sperrdruckes auf die neuen Verhältnisse jedesmal neu eingestellt werden, was einen entsprechenden Montage- und

Wartungsaufwand zur Folge hat und mit eventueller Stilllegung der Anlage verbunden sein kann. Die Gefahr besteht ferner, dass bei nicht sorgfältig eingestellten Sicherheitsventilen bzw. Druckspeichern der Druck des Sperrfluides im Dichtungsraum trotz der Sicherheitsfunktion in unkontrollierter Weise ansteigen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drucküberwachungseinrichtung zu schaffen, die problemlos in geschlossene Druckfluid-Versorgungssyteme eingefügt werden kann und unabhängig von den jeweiligen vorgegebenen Fluid-Solldrücken eine Druckerhöhung um ein vorgegebenes Mass über den Solldruck wirksam verhindern kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Drucküberwachungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Das Hauptsperrventil der Drucküberwachungseinrichtung ermöglicht eine Strömung des Sperrfluides vom Fluideinlass zum Fluidauslass und damit eine Versorgung und automatische Nachspeisung des Sperrfluid-Umlaufsystems der Gleitringdichtungsanordnung mit Sperrfluid, wobei die Bypasspassage unter normalen Betriebsbedingungen geschlossen ist. Eine übermässige Druckerhöhung im Umlaufsystem bewirkt ein Öffnen des Differenzdruck-Sperrventiles, sobald eine Druckerhöhung ein bestimmtes Mass überschritten hat, so dass eine Druckentlastung über die Bypasspassage stattfinden kann. Die das Differenzdruck-Sperrventil öffnende Druckerhöhung ist unabhängig von dem jeweiligen eingestellten Solldruck des Sperrfluides, wie er vom Versorgungssystem aufgebracht und im Sperrfluid-Umlaufsystem aufrechterhalten werden soll. Die erfindungsgemässe Drucküberwachungseinrichtung stellt daher sicher, dass der Druck des Sperrfluides im Umlaufsystem auf einem gewünschten eingestellten Sollwert bleibt, selbst wenn

durch äussere Einflüsse, wie Temperaturerhöhungen, der Druck im Umlaufsystem grundsätzlich unkontrolliert ansteigen könnte. Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann in die Drucküberwachungseinrichtung ein Nebenabsperrventil vorgesehen sein, dessen Strömungsdurchlassrichtung derjenigen des

Hauptabsperrventiles entspricht und das eine Verbindung zwischen dem Pluideinlass und dem Fluidauslass über eine Druchflussmesseinrichtung, d.h. einer Einrichtung mit eingeschränkter Durchflusskapazität, herstellt. Da das Nebenabsperrventil mit einer geringeren Vorspannkraft als die des Hauptabsperrventiles in die Schliesstellung beaufschlagt ist, findet die Sperrfluid-Versorgung des Umlaufsystems zum Ausgleich von Leckagen unter normalen Betriebsbedingungen via der Durchflussmesseinrichtung statt, so dass die vorherrschende Leckage angezeigt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsformen und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in geschnittener Ansicht eine Drucküberwachungseinrichtung gemäss einer Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einem Sperrdruck-Versorgungssystem für eine Gleitringdichtungsanordnung,

Fig. 2 in geschnittener Ansicht eine modifizierte Ausführungsform einer Drucküberwachungseinrichtung.

Obschon die Erfindung nachfolgend in Verbindung mit einer speziellen Anwendung bei einem Versorgungssystem für Gleitringdichtungen beschrieben wird, versteht es sich, dass sie hierauf nicht beschränkt ist, sondern auch bei anderen Anwendungsfällen vorteilhaft zum Einsatz gebracht werden kann, bei denen es darum geht, ein Umlauf system für ein

Druckfluid unter einen gewünschten Druck zu setzen, eine Fluidleckage fortlaufend auszugleichen und eine übermässige Druckerhöhung im Fluidumlaufsystem zu verhindern.

Nachfolgend wird zunächst auf den grundsätzlichen Aufbau eines Sperrfluid-Versorgungssystems für eine Gleitringdichtungsanordnung 2 gemäss Fig. 1 Bezug genommen. Die Gleitringdichtungsanordnung 2 kann ein Paar zusammenwirkende Gleitringdichtungen (nicht gezeigt) umfassen, die zwischen sich einen Dichtungsraum definieren, der mit einem Sperrfluid von aussen beaufschlagt werden kann. Das Sperrfluid wird während des Betriebes der Gleitringdichtungsanordnung 2 auf einem etwas höheren Druck als der abzudichtende Druck gehalten, um zu verhindern, dass Produktleckagen an die Atmosphäre gelangen. Der sperrfluidbeaufschlagte Raum steht mit einer geschlossenen Umlaufleitung 1 in Verbindung (geschlossenes System). Einrichtungen (nicht gezeigt) können vorgesehen sein, um das Sperrfluid in der Leitung 1 und durch den Dichtungsraum in Umlauf zu halten.

Von der Umlaufleitung 1 zweigt eine Versorgungsleitung 3 ab, die mit einer motorgetriebenen Pumpe 4 verbunden ist, welche aus einem Vorratsbehälter 5 Sperrfluid über eine in der Versorgungsleitung 3 angeordnete Durchflussmesseinrichtung 8 in die Umlauf leitung 1 pumpen kann. Ein Druckregler 6 ist vorgesehen, um den Druck des von der Pumpe 4 geförderten Sperrfluids auf einem bestimmten Wert zu halten. Ein Sicherheitsüberdruckventil 7 in einer Rückführleitung vom Ausgang der Pumpe 4 zum Behälter 5 verhindert einen übermässigen Sperrfluid-Druck.

In einer Bypassleitung 9 zur Durchflussmesseinrichtung 8 ist ein Sperrventil 10 vorgesehen, welches bei Überschreiten

eines bestimmten Druckes in der Versorgungsleitung 3 aufstromseitig der Durchflussmesseinrichtung 8 öffnet und dadurch eine Verbindung zum abstromseitigen Ausgang der Durchflussmesseinrichtung 8 schafft, während das Absperrventil 10 einen Fluss des Sperrfluids in umgekehrter Richtung unterbindet. Im allgemeinen werden mehrere Umlaufsysteme 1 von einem Versorgungssystem der vorbeschriebenen Art beaufschlagt. Der Aufbau eines Sperrfluid-Versorgungssystems ist grundsätzlich bekannt und braucht daher hier nicht näher erläutert zu werden. Es kann bezüglich näherer Details z.B. auf Konstruktionsmappe 14.5, S. 70 ff der Firma Feodor Burgmann Dichtungswerke GmbH & Co./Wolfratshausen verwiesen werden.

Die erfindungsgemässe Drucküberwachungseinrichtung trägt das allgemeine Bezugszeichen 11 und ist gemäss Fig. 1 in der Versorgungsleitung 3 zwischen der Durchflussmesseinrichtung 8 und der Umlaufleitung 1 eingefügt. Die Drucküberwachungseinrichtung 11 umfasst eine Durchflusspassage mit ein- und auslasseitigen Abschnitten 12, 13 zum Anschluss der Versorgungsleitung 3. Die ein- und auslasseitigen Abschnitte 12, 13 sind über ein Hauptabsperrventil 14 miteinander verbunden. Das Hauptabsperrventil 14 ermöglicht eine Strömung des Fluides vom einlasseitigen Abschnitt 12 zum auslasseitigen Abschnitt 13. Dagegen verhindert das Hauptabsperrventil 14 eine Strömung vom auslasseitigen Abschnitt 13 zum einlasseitigen Abschnitt 12.

Eine Bypasspassage 15 der Drucküberwachungseinrichtung 11 verbindet den einlasseitigen Abschnitt 12 mit dem auslasseitigen Abschnitt 13 unter Umgehung des Hauptabsperrventiles 14. In der Bypasspassage 15 ist ein Differenzdruck-Sperrventil 18 vorgesehen, bei dem es sich um

ein Kolbenventil mit einem frei in einer Ventilkammer beweglichen Kolbenelement 19 handeln kann, das die Ventilkammer in einen dem Druck im einlasseitigen Abschnitt

12 ausgesetzten Kammerabschnitt 17 und einen dem Druck im auslasseitigen Abschnitt 13 ausgesetzten Kammerabschnitt 16 unterteilt. Die Druckwirkflächen sind so bemessen, dass das Kolbenelement 19 bei ausgeglichenen oder annähernd ausgeglichenen Fluiddrücken in den Kammerabschnitten 16, 17 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung druckbeaufschlagt ist, bei der das Kolbenelement 19 die Bypasspassage 15 verschliesst, so dass eine Fluidströmung vom einlasseitigen zum auslasseitigen Abschnitt 12, 13 nur über das Hauptabsperrventil 14 stattfinden kann. Umgekehrt öffnet das Kolbenelement 19 die Bypasspassage 15, wenn der Fluiddruck im auslasseitigen Abschnitt 13 um ein bestimmtes Mass den Fluiddruck am einlasseitigen Abschnitt 12 übersteigt. Unter diesen Umständen kann das Fluid vom auslasseitigen Abschnitt

13 über die Bypasspassage 15 in den betreffenden Kammerabschnitt 16 des Differenzdruck-Sperrventiles 18 und von dort über eine mit dem Kammerabschnitt 16 verbundene Drainagepassage 20 in einen Sumpf 21 strömen, wodurch ein übermässiger Druck in der Versorgungsleitung 3 abstromseitig der Drucküberwachungseinrichtung 11 einschliesslich der damit verbundenen Umlaufleitung 1 abgebaut wird. Da die Schliess- und Öffnungsposition des Differenzdruck-Sperrventiles 18 nur von einer bestimmten Druckdifferenz zwischen dem ein- und auslasseitigen Abschnitt 12, 13, nicht jedoch von der Höhe des jeweilig herrschenden Solldruckes bestimmt ist, wird sichergestellt, dass bei jedem von der Pumpe 4 in der Umlaufleitung 1 geschaffenen Solldruck dieser um nicht mehr als den vorgegebenen Differenzdruckwert überschritten werden kann. Der eine Druckentlastung auslösende Differenzdruckwert kann entweder durch entsprechende Bemessung der gegenüberliegenden Druckwirkflächen des Kolbenelementes 19

oder durch das Zusammenwirken' eines Kolbenelementes 19 mit einer Vorspannfeder festgelegt werden. Anstelle eines frei in der Ventilkammer beweglichen Kolbenelementes 19 mit einem die Bypasspassage 15 abdichtenden Ansatzteil, der die dem auslasseitigen Druck in der Schliesstellung ausgesetzte Druckwirkfläche des Kolbenelementes definiert, könnte auch eine in der Ventilkammer angeordnete, in die Schliesstelung vorgespannte feststehende Membrananordnung mit einem derartigen abdichtenden Ansatzteil vorgesehen sein.

Wenn bei der, wie vorbeschrieben, aufgebauten Drucküberwachungseinrichtung 11 mittels der Pumpe 4 ein Druck am einlasseitigen Abschnitt 12 aufgebaut wird, öffnet das Hauptabsperrventil 14, so dass das Sperrfluid in den auslasseitigen Abschnitt 13 der Drucküberwachungseinrichtung und von dort in die Umlauf leitung 1 gelangen kann, um den Dichtungsraum der Gleitringdichtungsanordnung 2 unter einen bestimmten Sperrfluiddruck zu setzen. Leckagen an Sperrfluid, die während des Betriebes der Gleitringdichtungsanordnung 2 auftreten können, werden über die Pumpe 4 aus dem Vorratsbehälter 5 fortlaufend ausgeglichen und an der Durchflussmesseinrichtung 8 angezeigt.

Wenn sich infolge z.B. einer übermässigen Temperaturerhöhung im Bereich der Gleitringdichtungsanordnung 2 oder aufgrund anderer äusserer Einflüsse die Temperatur des Sperrfluides in der Umlaufleitung 1 und damit dessen Druck erhöht, wird über die Versorgungsleitung 3 der auslasseitige Abschnitt 13 der Drucküberwachungseinrichtung 11 mit dem erhöhten Druck ebenfalls beaufschlagt. Der erhöhte Druck wirkt über die Bypasspassage 15 auf das Kolbenelement 19, so dass dieses einerseits dem erhöhten Druck im auslasseitigen Abschnitt 13 und anderenseits dem im einlasseitigen Abschnitt 12 anstehenden niedrigeren oder Solldruck des Sperrfluides

ausgesetzt ist. Das Kolbenelement 19 wird in die Freigabestellung bewegt, sobald der Druckunterschied zwischen dem auslasseitigen und einlasseitigen Druck einen bestimmten Wert überschreitet. Mit dem Öffnen des Differenzdruck-Sperrventiles 18 kann eine Druckentlastung über die Drainagepassage 20 in den Sumpf 21 stattfinden.

In Fig. 2 ist eine modifizierte Aus führungs form einer Drucküberwachungseinrichtung nach der Erfindung gezeigt. Diejenigen Teile, die hinsichtlich Aufbau und Funktion den Aufbauteilen der Drucküberwachungseinrichtung gemäss der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform entsprechen, tragen die gleichen, mit einem Hochstrich versehenen Bezugszeichen und brauchen daher nicht nochmals erläutert zu werden. Bei der modifizierten Ausführungsform der Erfindung sind zwei zusätzliche, über eine Verbindungsleitung 9' miteinander verbundene Strömungspassagen 22 und 25 vorgesehen, von denen die eine mit dem einlasseitigen Abschnitt 12' und die andere mit dem auslasseitigen Abschnitt 13' in Verbindung steht. In der Verbindungsleitung 9' ist eine Durchflussmesseinrichtung 8' angeordnet, und in der mit dem einlasseitigen Abschnitt 12' verbundenen Passage 25 ist ein Absperrventil 24 vorgesehen, das eine Strömung des Sperrfluides bei einem Druck, der geringer als der Druck ist, bei dem das Hauptabsperrventil 14' öffnet, zur mit dem auslasseitigen Abschnitt 13' verbundenen Passage 22 unter Umgehung des Hauptabsperrventiles 14' ermöglicht.

Die modifizierte Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 2 stimmt in ihrer Grundfunktion mit derjenigen nach Fig. 1 überein, so dass darauf verwiesen werden kann. Der wesentliche Unterschied zu der vorhergehenden Ausführungsform besteht darin, dass das Hauptabsperrventil 14' erst bei einem Druck öffnet, der etwas höher als der Öffnungsdruck für das

Nebenabsperrventil 24 ist, so dass unter normalen Betriebsverhältnissen eine Fluidströmung längs des Nebenabsperrventiles 24 und durch die Durchflussmesseinrichtung 8' unter Umgehung des Hauptabsperrventiles 14' stattfindet. Erst wenn bei höheren Strömungsraten die Durchflusskapazität der Durchflussmesseinrichtung 8' erschöpft ist und dadurch ein Druckanstieg am einlasseitigen Abschnitt 12' stattfindet, öffnet das Hauptabsperrventil 14', um eine direkte Verbindung zwischen dem einlasseitigen Abschnitt 12' und dem auslasseitigen Abschnitt 13' herzustellen.

Die vorbeschriebene Anordnung ermöglicht eine unterschiedliche Führung der Fluidströmung durch die Versorgungsleitung 3 bzw. 3' während des Normalbetriebes der Gleitringdichtungsanordnung 2 und zum Befüllen der Umlaufleitung 1 bei erstmaligem Betrieb oder nach Wartungsarbeiten, indem der Befüllungsvorgang schneller erfolgen kann als dies bei einer Strömung durch die Druckflussmesseinrichtung 8 bzw. 8' möglich wäre. Diese Einrichtungen wirken wie eine Drossel mit einer eingeschänkten Durchflusskapazität.

Claims (4)

-I &Lgr; _ Schutzansprüche

1. Drucküberwachungseinrichtung, insbesondere für Sperrfluid-Versorgungsysteme von Gleitringdichtungsanordnungen, gekennzeichnet durch ein eine Strömung eines Fluides von einem Fluideinlass (12) zu einem Fluidauslass

(13) ermöglichendes, eine Strömung in umgekehrter Richtung unterbindendes Hauptabsperrventil (14) und ein in einer Bypasspassage (15) zum Hauptabsperrventil (14) zwischen dem Fluideinlass und -auslass (12,13) angeordnetes, bei einem auslasseitigen Fluiddruck, der um ein bestimmtes Mass grosser als der einlasseitige Fluiddruck ist, eine Strömung vom Fluidauslass zu einer Druckentlastungseinrichtung (20,21) ermöglichendes Differenzdruck-Sperrventil (18).

2. Drucküberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzdruck-Sperrventil (18) ein in einer Ventilkammer angeordnetes Ventilelement (19) umfasst, das die Ventilkammer in einen mit dem einlasseitigen Fluiddruck beaufschlagten Kammerabschnitt (17) und einen Kammerabschnitt (16) unterteilt, der in der Öffnungsstellung des Differenzdruck-Sperrventiles mit dem auslasseitigen Fluiddruck beaufschlagt und mit einer Entlastungspassage (2 0) verbunden ist.

3. Drucküberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein in einer den Fluideinlass (12) mit dem Fluidauslass (13) verbindenden Strömungspassage (22,9,25) mit eingeschränkter Durchlasskapazität angeordnetes Nebenabsperrventil (24) , * dessen Strömungsdurchlassrichtung derjenigen des Hauptabsperrventiles (14) entspricht, wobei das Nebenabsperrventil mit einer geringeren Vorspannkraft als

die des Hauptabsperrventiles in die Sciiliesstellung vorgespannt ist.

4. Drucküberwachungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Strömungspassage (22,9,25) abstromseitig des Nebenabsperrventiles (24) eine Duchflussmesseinrichtung (8) vorgesehen ist.