DE2406918C2

DE2406918C2 - Gas- und druckdichte Vorrichtung für die Durchführung von Antriebsbewegungen durch eine Wand

Info

Publication number: DE2406918C2
Application number: DE19742406918
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 6800 Mannheim Cramer; Hubert Ing.(grad.) 6842 Bürstadt Handel; Manfred Ing.(grad.) 8031 Maisach Schefold; Josef Dipl.-Ing. 7521 Hambrücken Schöning
Original assignee: Hochtemperatur-Reaktorbau 5000 Koeln De GmbH; Hochtemperatur Reaktorbau 5000 Koeln GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1974-02-14
Filing date: 1974-02-14
Publication date: 1982-09-16
Also published as: DE2406918A1

Description

Die Erfindung betrifft eine gas- und druckdichte Vorrichtung für die Durchführung von Antriebsbewegungen durch eine zwei Räume voneinander trennende Wand, von denen der erste Raum mit einem Medium hohen Druckes und der zweite mit einem Medium niedrigen Druckes beaufschlagt ist. vorzugsweise in Kreisläufen von Kernreaktoren, mit mehreren ringförmigen Dichtungen zur Abdichtung des ersten Raumes, die zwischen dem mit dem ersten Raum in Verbindung stehenden Teil der Vorrichtung und ihrem mit dem zweiten Raum in Verbindung stehenden Teil hintereinander angeordnet sind und von denen zwei benachbarte Dich Mingen eine ringartige Kammer einschließen, die mit unter Druck stehendem Schmiermittel gefüllt ist. und mit einem außerhalb der Vorrichtung angeordneten Membrandrucksneicher. dessen erster Raum mit der ringartigen Kammer verbunden und mit dem gleichen Schmiermittel wje diese gefüllt ist,

Als Dichtungen werden für derartige Vorrichtungen beispielsweise Weichdichtungen verwendet, die beidseitig mit Stützringen, Vorzugsweise aus Kunststoff, Versehen sein können, wie in der französischen Patentschrift 14 97 232 beschrieben, Bekannt ist es auch, eitle mit einem unter Druck stehenden Sperrmedium gefüllte Kammer mittels eines Manometers zu überwachen. Eine solche Einrichtung ist z. B. in der US-Patentschrift 32 60 530 gezeigt.

Gas- und druckdichte Vorrichtungen zur Durchführung von Antriebsbewegungen, vorzugsweise Drehbewegungen, durch eine Trennwand finden auf den verschiedensten Gebieten der Technik Verwendung, und zwar überall dort, wo ein in einem ersten Raum anstehendes Medium auch in kleinsten Mengen nicht

ίο aus diesem Raum austreten und/oder nicht mit dem in dem Raum hinter der Trennwand befinrilicl" .n Medium verunreinigt werden darf.

So ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 32 004 eine Vorrichtung bekannt, die insbesondere für die Abdichtung der Pumpen- oder Lagerwelle von Waschmaschinen bestimmt ist. Bei Waschmaschinen wird der Innenraum der Maschine während des Waschvorgangs sowohl mit Über- als auch mit Unterdruck beaufschlagt, und da die bis jetzt bekannten Dichtungsringe für Unterdruck ungeeignet und, tritt bei den herkömmlichen Abdichtungen zeitweise Schmiermittel aus der Kammer zwischen den Dichtungsringen J^c [nnöra der Msschine. Um zu verhindern daß 3i'f diese Weise die Waschflüssigkeit verschmutzt wird, ist ein Vorratsbehälter für das Schmiermittel, der mit der mit Schmiermittel gefüllten Kammer zwischen den beiden Dichtungen in Verbindung sieht, durch eine Leitung mit dem Inneren der Maschine verbunden.

So wird erreicfit, daß in dem Vorratsbehälter der gleiche Druck wie im Innern der Maschine aufrechterhalten und also das in dem abzusperrenden Raum befindliche Medium — die Waschflüssigkeit — nicht verunreinigt wird. Mit dieser bekannten Vorrichtung wird nur ein Teil der bei Abdichtungssystemen auftretenden Probleme gelöst, da es in diesem speziellen Fall nur darauf ankam, das Eindringen von Schmiermittel in das Maschinen-Innere zu verhindern.

In der deutschen Offenlegungsschrift 22 48 156 hingegen wird eine Dichtungseinrichtung beschrieben.

die das Austreten von Hochdruckgas aus einem ersten Raum in einen zweiten, rni* dem ν durch einen in einem Zylinder geführten Kolben in Verbindung steht, unabhängig von etwaigen Druck<inderungen des Hochdruckgases verhindern soll. Auch hier sind zwei

•*5 ringförmige Dichtelemente vorgesehen, die eine Kam mer für ein Schmiermittel einschließen. Durch einen Nippel und eine Leitung kann das Schmiermittel unter Druck in die Kammer eingeführt werden. Um den Übertritt des Hochdruckgases nut Sicherheit /u verhindern, ist es erforderlich, in der Schmiermittelkammer einen Druck aufrechtzuerhalten, der höher als der Druck des Hochdruckgases ist Dies wird dadurch erreicht, daß das hochdruckseitige Dichtungselement in Richtung auf das zweite Dichtungselement verschiebbar ist und unter der Einwirkung einer Druckfeder steht, die das erste gegen das zweite Dichtungselement drückt. Durch Einführen des Schmiermittels in die Kammer wird das hochdruckseitige Dichtungselement gegen den Druck der Feder verschoben, und das unter f edernela stung stehende Dichtungse!ement erzeugt in dem Schmiermittel jederzeit einen Druck. d.^r hoher als der in dem ersten Raum vorhandene Gasdruck ist.

Diese Dichtungseinrichtung hat jedoch den Nachteil, daß das hochdruckseitige Dichtungselement durch das

Verschieben auf dem kolben zusätzlichen Beanspruchungen ausgesetzt ist und daß be! längerer Betriebszeil mit einem Nachlassen der Federkraft gerechnet werden muß.

Aus der deutschen Auslegeschrift 12 18 076 ist eine Flüssigkeitswellendichtung für ein Kemreaktor-Kühlgebläsc bekannt, bei der zwischen dem mit Dichtungsflüssigkeit gefüllten Teil und dem mit dem Kühlkreislauf des Reaktors in Verbindung stehenden Teil des Wellenspaltes eine Kammer für ein Sperrmittel vorgesehen ist; als Sperrmittel wird hier jedoch ein Gas verwendet, das unter höherem Druck steht als das im Kühlkreislauf strömende Gas und das durch einen Kanal abgeleitet wird. Um sicherzustellen, daß aus dem Kühlkreislauf kein Gas entweichen kann, ist die Sperrgas-Kammer an einen Vorratsbehälter angeschlossen, der frisches, nicht aktiviertes Kühlgas enthält, das zur Deckung von Leckverlusten im Kühlkreislauf bestimmt ist. Es handelt sich also hier speziell um die Lösung des Problems, wie verhindert werden kann, daß ständig ein Teil des zu fördernden Gases durch den Ableitkanal verlorengeht

Stand der Technik ist auch eine gas- und druckdichte Vorrichtung für die Durchführung von Antriebsbewegungen durch eine Wand, die zwei Räume unterschiedlichen Druckes und mit unterschiedlichen Medien

VGnCiilSrivjCr ιΓ£ΠΓϊι

Wie in der US-Patentschrift 35 44 116 b_->chrieDen. kann die eine Wandseite z. B. an die Atmosphäre und die andere Wandseite an eine unter Hochdruck stehende Pumpenkammer grenzen. Zwischen einer Reihe an der Niederdruckseite angeordneter Dichtungen und zwei an der Hochdruckseite befindlichen Dichtungen ist eine mit Schmieröl gefüllte ringartige Kammer vorgesehen, in der zwei Lager angeordnet sind. Eine zweite ringartige Kammer befindet sich zwischen den beiden hochdruckseitigen Dichtungen.

Außerhalb der Wellendurchführung sind zwei jeweils aus zwei Kammern bestehende Membrandruckspeicher angeordnet, deren untere Kammern mit der Pumpenkammer verbunden sind. Die beiden Kammern der Membrandruckspeicher sind jeweils durch eine gasdichte Rollmembran getrennt. Die obere Kammer des einen Membrandruckspeichers ist mit Schmiermittel gefüllt und steht mit dem Schmiermittel in der Lagerkammer in Verbindung. Die obere Kammer des anderen Membrandruckspeichers ist an die /weite ringartige Kammer angeschlossen.

Beide Rollmembranen (ragen einen Kolben, und die beiden Kolben bewirken, daß der Druck in den beiden oberen Kammern der Membrandruckspeicher niedriger ist als der Druck in der Pumpenkamr>i?r Damit ist auch der Druck des Schmiermittels in der Lagrerkammer niedriger als der Pumpenkammerdruck. Um /u v;rhin dem, daß das abzudichtende Medium in die Lagerkammer eindringen kann, wud in der /weiten ringartigen Kammer /wischen den hochdruckseitigen Dichtungen (durch unterschiedliche Gewichte der beiden oben erwähnten Kolben) ein niedrigerer Druck als in der Lagerkammer aufrechterhalten und die /weile ringartige Kammer mil einer Leckage-Abführungsleitung verbunden.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Vorrichtung so auszugestalten, daß ohne weitere Hilfsvorrichtungen eine gute Dichtwirkung erzielt wird und unabhängig vom Druck des abzudichtenden Mediums das die Antriebsbewegung übertragende Bauelement ständig eine gute Schmierung erführt

Die Losung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Raum des Membrandruckspeichers mit einem Gas gefüllt ist, dessen Druck so eingestellt ist daß durch Nachpressen des Schmiermittels der in der ringartigen Kammer anstehende Druck ständig wesentlich über dem Druck des in dem abzudichtenden Raum befindlichen Mediums liegt.

Bei der Erfindung wird Gebrauch gemacht von dem bekannten Membrandruckspeicher, dessen erster Raum mit dem Schmiermittel und dessen zweiter Raum mit einem Gas gefüllt ist. Der in dem Gas-Raum herrschende Druck ist zunächst geringer als der Druck, unter dem das Schmiermittel steht Da im Laufe des Betriebes durch Schmierung z. B. einer Antriebswelle, mit deren Hilfe die Antriebsbewegung in den abzudichtenden Raum übertragen wird, ständig Schmiermittel verbraucht wird, sinkt der Druck des Schmiermittels langsam ab. Durch das unter Druck stehende Gas wird aber weiter ständig Schmiermittel aus dem Membrandruckspeicher herausgedrückt, so daß eine kontinuierliche Schmierung der Welle stattfinde-

Gleichzeitig wird die Dichtwirkung der ringförmigen Dichtungen wesentlich verbessert, da der Druck des Schmiermittels in der ringartigen ''.immer wesentlich höher ist ais der Druck des abzudich; .rvisr! Mediums ir. dem ersten Raum und infolge des Ausgleichs des Sehmiermittelverlustes durch den Membrandruckspeicher auch für lange Zeit in der erforderlichen Höhe gehaltpn wird.

Bei der vorliegenden Erfindung wird der mit Gas gefüllte Raum des Membrandruckspeichers mit einem Druck von ca. 20 atü beaufschlagt: der Druck in der Kammer zwischen den beiden Dichtungen (der »Fettkammer«), mit der der Membrandruckspeicher verbunden ist. betagt etwa 45 —55 atü. Durch das Nachpressen von Schmiermittel in die »Fettkammer« und die daraus resultierende Aufrechterhaltung des hohen Druckes ist gewährleistet, daß kein Medium aus dem ersten Raum austreten und durch die Vorrichtung in den zweiten Raum gelangen kann. Dir Höhe des in dem Gas-Raum des Membrandruckspeichers herr sehenden Druckes wurde so eingestellt. di3 euerseits eine gute Dichtwirkung erzielt wird, aber anderu->ciis der Abrieb der Dichtungen noch uuLser Betracht bleiben kai n.

Der Membrandruckspeicher. der als Ausgleichskam mer /um Kompensieren des nachUsscnden Schmiernut teldruckes dient, bringt zudem den Vorteil mit sich, daü ständig eine größere Schmiermittelreserve mit konstan tem Druck /ur Verfugung sieht

Ferner arbeitet die Vorrichtung unabhängig von weiteren Hilfsmitteln. /. B. der Belastung der »F'ettkammer« mit Preßluft, wie es früher bereits vorgeschlagen wurde

Der it Schmiermittel gefüllte Raum des Membrand ruckspcichers kann durch ein Manometer überwacht 5¹» werdrr., das in an sich bekannter Weise den Druck in der »Kellkammer« anzeigt Diese·· ist neben der Leckage ein Kriterium für jie Beurteilung des Zusiandes der Vorrichtung

Um auch das /weile Kriterium für die Beurteilung der

Vorrichtung - die Leckage - für eine Funktionskon trolle heranziehe.ι /u können, sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung /wischen den genannten

Dichtungen und dem Raum niedrigen Druckes zwei

weitere ringförmige Dichiungen Vorgesehen, die eine

weitere mit Schmiermittel gefüllte ringartige Kammer

einschließen, weiche mit einem Kegelschmiernippel

ausgerüstet ist. Zwischen den beiden ringartigen

Kammern, der »Feltkammer« und der letztgenannten

Kammer, befindet sich ein Zwischenraum, an den eine Leckage-Konlrolleinrichtung angeschlossen ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar eine Vorrichtung zur Durchführung von Drehbewegungen. Die Figuren zeigen

Fi g. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung und

Fig.2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. I mit teilweise aufgeschnittenem Membrandruckspeicher.

In der Fig. I ist eine Durchführungswelle 3 zu erkennen, die eine Drehbewegung aus einem Raum I in einen Raum 2 übertragen soll, der gasdicht und druckfest von dem ersten Raum getrennt werden muß. da in dem Raum 2 ein radioaktiv verseuchtes Medium, z. B. das Kühlgas eines Kernreaktors, mit hohem Druck ansteht. Die Welle 3 ist mittels eines Gleitlagers 4 und eines Vierpunktlagers 5 in einem Durchfuhrungsflansch 6 gelagert, der mit Schrauben 7 an einer die beiden Räume 1 und 2 trennenden Wand (nicht dargestellt) befestigt ist. Das in mm Räum 1 ragende Ende der Welle 3 ist als Zapfen 8 ausgebildet, der eine Reihe von Zähnen

9 aufweist. In dem im Raum 2 befindlichen Wellenende

10 ist eine Sackbohrung 11 vorgesehen, die ebenfalls mit Zähnen 12 versehen ist. In die Sackbohrung 11 kann z. B. der entsprechend ausgebildete Zapfen der Antriebswel Ie einer Armatur eingekuppelt werden, die Teil des Kühlkreislaufes des Kernreaktors ist.

Um die gasdichte und druckfeste Abtrennung der Räume 1 und 2 zu erreichen, sind in dem Spalt zwischen der Welle 3 und dem Durchführungsflansch 6 vier hintereinander angeordnete ringförmige Dichtungen 13,14,15,16 angeordnet, und zwischen den Dichtungen 14 und 15 befindet sich eine ringartige Kammer 17, die mit einem unter Druck stehenden Schmiermittel gefüllt ist und daher als »Feitkammer« bezeichnet wird. Diese »Fettkammer« steht in Verbindung mit einem Membrandruckspeicher 18, der außerhalb des Durchführungsflansches 6 angeordnet ist (vgl. F i g. 2).

Der Membrandruckspeicher besteht aus einem Behälter 19. der durch eine Membran 20 in zwei Räume 21 und 22 unterteilt ist. Der Raum 22 ist mit dem gleichen Schmiermittel gefüllt wie die ringartige Kammer 17 und steht direkt mit dieser Kammer in Verbindung. Im Raum 21 befindet sich ein Gas, das unter geringerem Druck steht als das Schmiermittel in der Kammer 17 und im Raum 22. Während des Betriebes der Vorrichtung wird jedoch in dem Spalt zwischen der Welle 3 und dem Durchführungsflansch 6 ständig Schmiermittel verbraucht, so daß der Druck in der »Fettkaffiffler« 17 und damit auch im Raum 22 langsam abnimmt. Das in dem Raum 21 eingeschlossene Gas kann sich dadurch allmählich entspannen, wobei es über die Membran 20 Druck auf das Schmiermittel ausübt und eine kontinuierliche Versorgung der »Fettkammer« 17 mit Schmiermittel bewirkt. Auf diese Weise wird in der »Feilkarhrrief« ein Druck aufrechterhalten, der wesentlich über dem Druck des in dem Raum 2 anstehenden radioaktiven Kühlmittels liegt F.r beträgt etwa 45— 55 atü. während der Raum 21 mit einem Druck von etwa 20 atü beaufschlagt wird. Zur Überwachung des in der »Fettkammer« 17 und im Raum 22 anstehenden Druckes ist ein Manometer 23 vorgesehen, das sich während des Betriebes ablesen

— laut. Ls r«. UiIgVtWIg(VCi

Hinweise auf das ordnungsgemäße Funktionieren der Vorrichtung. An die ringartige Kammer 17 ist außerdem noch ein Rückschlagventil 24 angeschlossen, das mit einem Kegelschmiernippel 25 ausgerüstet ist.

Als Dichtungen 13, 14, 15, 16 werden Weichdichtungen, z. El. O-Ringe, verwendet, die auf beiden Seiten von Stützringen 26 eingefaßt sind. Letztere sind vornehmlich aus Kunststoff hergestellt, z. B. aus dem Werkstoff PTFE

Auf der Durchführungswelle 3 sind zwei weitere ringförmige Dichtungen 27, 28 angebracht, zwischen denen sich eine ringartige Kammer 29 befindet, die ebenfalls mit Schmiermittel gefüllt ist Sie dient als Hilfsdichtung und ist mit einem Kegelschmiernippel ausgerüstet (nicht dargestellt). Als Dichtungen 27, 28 werden Vierkantdichtringe verwendet.

Um neben dem Manometer 23 eine weitere Möglichkeit der Überwachung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu haben, ist ein Zwischenraum 30

•to vorgesehen, an den über ein Zwischenstück 31 eine Schnellverschlußkupplung 32 angeschlossen ist, die mit einer Leckage-Kontrolleinrichtung verbunden werden kann. Mit Hilfe dieser Kontrolleinrichtung läßt sich die Dichtheit der Vorrichtung jederzeit nachprüfen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gas- und druckdichte Vorrichtung für die Durchführung von Antriebsbewegungen durch eine zwei Räume voneinander trennende Wand, von denen der erste Raum mit einem Medium hohen Druckes und der zweite mit einem Medium niedrigen Druckes beaufschlagt ist, vorzugsweise in Kreisläufen von Kernreaktoren, mit mehreren ringförmigen Dichtungen zur Abdichtung des ersten Raumes, die zwischen dem mit dem ersten Raum in Verbindung stehenden Teil der Vorrichtung und ihrem mit dem zweiten Raum in Verbindung stehenden Teil hintereinander angeordnet sind und von denen zwei benachbarte Dichtungen eine ringartige Kammer einschließen, die mit unter Druck stehendem Schmiermittel gefüllt ist, und mit einem außerhalb der Vorrichtung angeordneten Membrandruckspeicher, dessen erster Raum mit der ringartigen Kammer verbunden und mit dem gleichen Schmiermittel wie diese gefüllt ist. dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Raum (21) des Mcrr.brandrjckspeächers (!8) mit einem Gas gefüllt ist, dessen Druck so eingestellt ist, daß durch Nachpressen des Schmiermittels der in der ringartigen Kammer (17) anstehende Druck des Schmiermittels ständig wesentlich über dem Druck des in dem abzudichtender Raum (2) befindlichen Mediums liegt.

2. Gas- und druckdichte Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den genannten Dichtungen (13, 14, 15, 16) und dem Raum nie ^vigen Druckes (1) zwei weitere ringförmige Dichtungen (27, 28) vorgesehen sind, die eine weitere mit Schmiermittel gefüllte ringartige Kammer (29) einschließen, welche mit einem Kegelschmiernippel ausgerüstet ist. und daß zwischen den beiden ringartigen Kammern (17 und 29) ein Zwischenraum (30) für den Anschluß einer Leckage-Kontrolleinrichtung vorhanden ist.