Wellenabdichtung mit Druckschmierung Beim Verpumpen, Mischen und/oder Rühren von Flüssigkeiten oder Mischungen von Flüssigkeiten mit Gasen, welche empfindlich sind gegen Erwärmung und/oder Reibung, wie Gummi-Latex und Polyvinyl- chlorid-Plastisolen, verursachen Abdichtungen und Dreh wellen oft grosse Schwierigkeiten durch das Auftreten von Koagulation oder Gelierung.
Durch die bei der Abdichtung auftretende Reibung und Erwärmung koaguliert Gummi-Latex und zerfällt in eine Gummi- und eine Wasser-Phase und gelieren PVC- Plastisolen. Hierdurch entsteht mehr und mehr Reibung, womit die Erwärmung zunimmt, so dass die Welle in der Abdichtung schliesslich festläuft oder Leckagen auftre ten.
So wird die Abdichtung um die Welle des Rotors eines Mischkopfes für das ununterbrochene Verschäu- men von komprimierter Luft oder Gas mit einer Latex- Mischung oder PVC-Plastisole durch Koagulation oder Gelierung schnell verschmutzen und nach einer kurzen Betriebszeit gereinigt oder erneuert werden müssen. Dies ist ein grosser Nachteil der an sich guten Wirtschaftlich keit eines solchen Apparates.
Dasselbe gilt bei Dichtungen um Wellen von Pumpen und Rührern, welche in Berührung mit wärme- und reibungsempfindlichen Flüssigkeiten kommen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Behebung der geschilderten Nachteile auf wirksame und wirtschaft liche Weise.
Die Erfindung gründet sich auf eine Druckschmie rung einer Wellenabdichtung mit flexiblen O-Ringen. Sie betrifft demnach eine Abdichtung der Welle eines Appa rates zum Rühren, Mischen und/oder Verpumpen von Flüssigkeiten oder Mischungen von Flüssigkeiten mit Gasen unter Verwendung einer Druckschmierung der Welle, welche Abdichtung zwei die Welle umschliessen- de, flexible 0-Dichtungsringe umfasst, die in einem Lagergehäuse für die Welle gefasst sind und durch welche die Welle geführt wird.
Erfindungsgemäss befin det sich zwischen Lagergehäuse und Welle zwischen den beiden 0-Dichtungsringen eine Schmiermittelkammer mit Schmiermittel, wobei dieses Schmiermittel unter einem Druck steht, der höher ist als der Druck an den anderen Seiten der 0-Dichtungsringe.
Die Abdichtung gemäss dieser Erfindung umfasst somit zwei flexible O-Dichtungsringe, die die Welle umschliessen. Die O-Ringe können aus Gummi, flexib lem Kunststoff oder aus einem andern flexiblen Material bestehen. Die Welle. kann mit austauschbaren Ver- schleissbüchsen versehen sein.
Zwischen den beiden flexiblen O-Ringen befindet sich die Schmiermittelkammer, welche zweckmässig in Ver bindung mit einem Schmiermitteldruckgefäss steht, wobei das Schmiermittel auf an sich bekannte Weise unter Druck gesetzt werden kann. Wenn dies der Fall ist, z.B. mittels komprimierter Luft oder eines anderen Druck gases, und dafür gesorgt ist, dass vorher alle Luft aus der Zuleitung und der Schmiermittelkammer entfernt worden ist, dann werden die 0-Dichtungsringe von innen mit dem Schmiermittel befeuchtet.
Der Schmiermitteldruck bewirkt ferner, dass sich die 0-Dichtungsringe an die Welle und das Lagergehäuse anschmiegen und damit die Abdichtung verbessern.
Dadurch, dass der Druck auf das Schmiermittel höher ist als der Druck, der auf den andern (den Aussen-) Seiten der O-Ringe herrscht, wird nicht nur eine gute Abdichtung und Schmierung der O-Ringe erreicht, son dern es werden koagulierende oder gelierende Stückchen, welche sich unter den O-Ringen formen könnten, zurück gedrückt bei gleichzeitiger Schmierung der O-Ringe.
Man wird vorzugsweise als Schmiermittel eine Flüs sigkeit wählen, die in der zu behandelnden Flüssigkeit bzw. Flüssigkeit-Gas-Mischung vorhanden ist oder mit dieser ohne Nachteil gemischt werden kann.
So wird bei der Verarbeitung von Gummi-Latex eine Schmierflüssigkeit aus einer Seifenwasser-Lösung vorge zogen, während bei Verarbeitung von PVC-Plastisolen als Schmierflüssigkeit vorzugsweise ein geeigneter Weich macher verwendet wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeich nung beispielsweise näher erklärt. Fig. 1 zeigt schema tisch eine Ausbildung eines Mischkopfes zum Verschäu- men von Flüssigkeiten mit Luft oder Gas, wie dies z.B. in einem Kontinu-Latex- oder PVC-Plastisol-Schaummi- scher erfolgt, mit einer Wellenabdichtung gemäss der Erfindung. In Fig.2 ist die Abdichtung der Welle des Rotors des Mischkopfes in grösserem Massstab darge stellt. Fig.3 veranschaulicht schematisch eine zweite Ausführungsform der Wellenabdichtung nach der Erfin dung.
Die zu verschäumende Flüssigkeit, in diesem Falle Gummi-Latex oder PVC-Plastisol, wird mit komprimier ter Luft oder Gas durch das Rohr 1 in die Mischkammer 2 gebracht. Diese Mischkammer besteht aus einem röhrenförmigen Stator 3 und einem Rotor 4 mit der Welle 5. Der Rotor 4 und der Stator 3 sind mit Stiften 6 versehen, welche während der Drehung des Rotors 4 in bezug aufeinander eine kneifende Bewegung ausführen und dadurch Flüssigkeit und Gas bis zu einem feinen Schaum vermischen.
Der Schaum wird kontinuierlich durch den Schlauch 7 abgeführt. Die Reibung in diesem Schlauch 7 verursacht einen Überdruck in dem Raum 8 zwischen Stator 3 und Rotor 4. Die Abdichtung zwischen Stator 3 und Welle 5 des Rotors 4 besteht aus zwei flexiblen 0-Dichtungsringen 9a und 9b, welche in Nu ten 10a des Lagergehäuses 10 des Stators 3 angeordnet sind. Das Lagergehäuse 10 weist zwischen den beiden Nuten 10a eine Aussparung auf, so dass sich zwischen den O-Ringen 9a, 9b eine Kammer 11 bildet.
Diese steht mittels Öffnungen 12 in Verbindung mit einem Druck- gefäss 13, das ein Schmiermittel 14 enthält.
In dem Druckgefäss 13 steht das Schmiermittel unter Druck, z.B. von komprimierter Luft, welche durch die Leitung 15 hereinströmt. Der Druck im Druckgefäss wird dabei so gewählt, dass der Druck auf das Schmiermittel in der Schmiermittelkammer 11 grösser ist als der Druck auf den anderen Seiten der O-Ringe. Die flexiblen 0- Ringe 9a und 9b bleiben also immer durch das Schmier mittel geschmiert und koagulierende Teilchen werden durch den Überdruck, welche in der Schmiermittelkam- mer 11 in bezug auf den Mischraum 8 herrscht, in diesen zurückgedrückt und abgeführt.
Die Vorteile der vorstehend beschriebenen Abdich tung mit Druckschmierung kommen allerdings nur dann völlig zur Geltung, wenn die flexiblen O-Ringe völlig konzentrisch um die Welle montiert sind. Wäre dies nicht der Fall, dann würden die O-Ringe nicht überall die Welle dicht umschliessen, so dass das unter Überdruck stehende Schmiermittel zwischen die O-Ringe und die Welle durchgedrückt und weglaufen würde. Es ist früher erwähnt worden, dass sich die flexiblen O-Ringe infolge des Schmiermitteldruckes an das Lagergehäuse und die Welle anschmiegen. Aber in der Praxis stellt sich heraus, dass dies allein eine einwandfreie Abdichtung gewährlei stet und das genaue konzentrische Montieren der flexib len O-Ringe um die Welle gewisse Schwierigkeiten bereitet.
Es ist deshalb vorteilhaft, die O-Ringe in einem metallenen Ring zu fassen, der über die Welle geschoben und in der Schmiermittelkammer fixiert wird, beispiels weise mittels eines Schraubenverschlusses. Die O-Ringe sind auf diese Weise immer völlig konzentrisch um die Welle angeordnet, unabhängig davon, ob die Welle sich zentrisch in der Bohrung der Lagerplatte des Lager gehäuses befindet.
Der metallene Ring selbst ist an den Seitenflächen mit Vorteil ebenfalls mit 0-Dichtungsringen in nutenähnli- chen Vertiefungen versehen, welche für eine Abdichtung der Schmiermittelkammer Sorge tragen. Im metallenen Ring mit den O-Ringen befinden sich zweckmässig Bohrungen, welche die Verbindung über einen Nippel und eine Leitung mit dem Druckgefäss für das Schmier mittel herstellen.
Um eine zuverlässige Lagerung der Welle zu errei chen, muss die Lagerplatte des Lagergehäuses winkel recht zur Welle stehen. Die Welle braucht jedoch nicht genau zentrisch in der Bohrung der Lagerplatte zu liegen. Auf diese Weise kann das Problem des völlig zentrischen Montierens der 0-Dichtungsringe auf der Welle und der Abdichtung des Schmierkanals in der Schmiermittelkam- mer der Lagerplatte zweckmässig, praktisch und überra schend gut gelöst werden:
Eine beispielsweise Ausführungsform einer solchen Lösung ist in Fig. 3 schematisch dargestellt, wie sie in einer Pumpenkammer, einem Mischkopf bei einem Kon- tinu-Schaummischer, einem Rührgefäss oder in einem anderen derartigen Apparat verwendet werden kann, bei dem eine drehende Welle durch eine dichte Packung geführt wird und wobei eine gute Schmierung dieser Wellenabdichtung wichtig ist, insbesondere dann, wenn Reibung und Wärme-Entwicklung vermieden werden müssen. Letzteres ist, wie bereits früher erwähnt, vor allem der Fall bei durch Reibung oder Wärme koagulier- enden oder gelierenden Flüssigkeiten.
In Fig. 3 ist mit 5 die Welle bezeichnet, auf der eine Verschleissbüchse 16 sitzt, welche durch einen Stift 26 fixiert ist. Der metallene Ring 17, beispielsweise aus korrosionsbeständigem Stahl oder einem andern Metall, das gegen Schmiermittel und die zu verarbeitende Flüs sigkeit korrosionsbeständig ist, besitzt wellenseitig nuten artige Ausnehmungen für die beiden flexiblen O-Dich- tungsringe 9a, 9b. Weitere ähnliche Aussparungen sind in den Seitenwänden des metallenen Ringes 17 angebracht für flexible 0-Dichtungsringe 18.
Der Ring 17 weist an einer oder mehreren Stellen Bohrungen 19 auf. Im Lagergehäuse 10 befindet sich eine geräumige Schmiermittelkammer 11. Die Lagerplatte 20 hat eine ringförmige Aussparung 27 mit einem Gewinde 22. Mit einer Ringmutter 21 mit Aussengewinde, das in das Gewinde 22 passt, wird der Ring 17 in der Kammer 11 festgehalten. Durch die Bohrung 19 wird das Schmier mittel 14, welches vom Druckgefäss 13 aus über die Leitung 24 und den Nippel 25 die Schmiermittelkammer 11 erreicht, den O-Ringen 9a und 9b zugeführt. Die 0- Dichtungsringe 18 sorgen dafür, dass das Schmiermittel 14 nicht zwischen dem metallenen Ring 17 u. dem Lager gehäuse 10 oder der Muter 21 wegfliessen kann.
Wenn das Schmiermittel 14 im Druckgefäss 13 ein Druck, z.B. mittels komprimierter Luft oder eines ande ren Gases, durch die Leitung 24 ausgeübt wird, welcher Druck stets höher ist als derjenige auf den Aussenseiten der O-Ringe 9a, 9b, werden diese Ringe immer von innen aus geschmiert bleiben, so dass sie nicht trocken laufen können oder die zu verarbeitende Substanz nicht unter den Ringen durchfliessen kann. Sollten sich aber doch Fremdkörper unter den O-Ringen 9a, 9b bilden, dann werden sie durch den Überdruck, unter dem die Schmier flüssigkeit steht, zurückgedrückt bei gleichzeitiger Schmierung der Ringe.
Wichtig bei der Montage der Abdichtung ist also, dass zuerst der metallene Ring 17 mit den O-Ringen 9a, 9b über die Welle 5 geschoben wird und danach der Ring 17 in der konzentrischen Lage in bezug auf die Welle 5 fixiert wird. Die Lagerplatte 20 mit der Aussparung 27 steht völlig winkelrecht zur Welle 5.
Es wurde festgestellt, dass eine auf diese Weise geschmierte und abgedichtete Wellendurchführung bei einem Mischkopf eines Kontinu-Latex-Schaummischers nach zwölf Stunden ununterbrochenen Betriebes kaum verschmutzt war, während bei bisher bekannten Wellen abdichtungen schon innerhalb einiger Stunden sich eine Menge Gummi-Koagulat in der Wellenabdichtung ge formt hatte, welche eine Demontage nötig machte.
Beim Verschäumen von PVC-Plastisolen machte man die Erfahrung, dass mit einer Wellenabdichtung mit Druckschmierung mit den erfindungsgemässen Merkma len der störungslose Betrieb gegenüber Apparaten mit bekannten Wellenabdichtungen verzehnfacht werden kann.
Der Erfindungsgedanke lässt sich aber nicht nur bei Apparaten, bei denen Flüssigkeiten unter Druck verar beitet werden, anwenden, sondern auch bei Apparaten, die drucklos arbeiten. Der Überdruck auf die Schmier mittelseite der Abdichtung gegenüber dem herrschenden Druck auf den anderen Seiten der Wellenabdichtung kann bei wechselnden Arbeitsdrücken wenn nötig kon stant gehalten werden. Gegebenenfalls kann der Über druck dem wechselnden Arbeitsdruck angepasst werden, d.h. regelbar sein, und zwar entweder zwangsläufig entsprechend dem Arbeitsdruck und/oder im Bedarfsfall von Hand.