DE3125642C2

DE3125642C2 -

Info

Publication number: DE3125642C2
Application number: DE3125642A
Authority: DE
Inventors: Claus Dr.-Ing. 6702 Bad Duerkheim De Elter; Franz 6149 Kroeckelbach De Grossert; Hermann Dipl.-Ing. 6751 Langmeil De Schmitt; Josef Dipl.-Ing. Dr. 7521 Hambruecken De Schoening
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1981-06-30
Filing date: 1981-06-30
Publication date: 1987-12-17
Also published as: DE3125642A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungseinrichtung zwischen einer in einem ersten und einem zweiten Raum axial oder drehend beweg baren Kolbenstange und einer die beiden mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium gefüllten Räume trennenden Wand mit mehre ren zwischen der Kolbenstange und der Wand in axialem Abstand voneinander angeordneten Dichtringen, wobei das den ersten Raum ausfüllende erste Medium einen Druck p ₁ mit nur kleinen Druck schwankungen aufweist und das den zweiten Raum ausfüllende zweite Medium einen Druck p ₄ hat, der zwischen den Werten p ₄» p ₁ und p ₄«p ₁ schwankt.

Dichtungseinrichtungen, deren Aufgabe es ist, zwei Räume, die durch eine von einer Kolbenstange oder einer Welle durchquerte Wand voneinander getrennt sind, gasdicht gegeneinander abzu schotten, sind allgemein bekannt. Die Dichtigkeit kann z.B. da durch erreicht werden, daß zwischen Wand und Kolbenstange bzw. Welle in axialem Abstand mehrere ringförmige Dichtungselemente angeordnet sind.

So wird in der DE-OS 21 43 736 eine Anordnung zum Abdichten einer im Außenbordbereich eines Unterwasserfahrzeugs vorgesehe nen Wellendurchführung beschrieben, bei der von dem Außenraum (Wasser) mit relativ hohem Druck zum Fahrzeuginneren hin ein starkes Druckgefälle vorhanden ist. In einem als Trennwand die nenden Dichtungsträger sind axial hintereinander auf der Welle drei ringförmige Dichtungselemente angeordnet, zwischen denen jeweils eine Ringnut vorgesehen ist. Die dem Außenraum am näch sten liegende Ringnut wird durch eine Pumpe auf den Druck im Außenbordbereich gebracht, um das zunächst diesem Bereich ange ordnete Dichtungselement völlig von dem hohen Druck zu ent lasten. Die zweite Ringnut steht mit einer in der Trennwand (Dichtungsträger) vorgesehenen Austrittsöffnung in Verbindung. Bei dieser Abdichtungsanordnung ist Voraussetzung, daß der in dem Außenraum herrschende Druck ständig höher ist als der Druck im Fahrzeuginneren.

Aus der DE-OS 19 15 150 ist eine weitere Abdichtungsanordnung für eine durch die Wandung einer Vakuumkammer geführte Welle bekannt, die drei in einem Gehäuse befindliche und auf der Welle angeordnete ringförmige Dichtungselemente aufweist. Auch hier sind zwischen den Dichtungselementen zwei ringartige Kammern vorgesehen. Die erste dieser Kammern steht mit der Atmosphäre in Verbindung, während die zweite Kammer durch eine Leitung mit der Vakuumkammer verbunden ist. Der Sinn dieser letztgenannten Maß nahme ist es, auf beiden Seiten des Dichtungselementes, das sich der Vakuumkammer am nächsten befindet, den gleichen Druck her zustellen. Hierdurch wird das Eindringen von Öl durch das Lager der Welle hindurch in die Vakuumkammer verhindert.

In der Firmenschrift "Das Heliumturbinen-Kraftwerk Oberhausen" von GHH Sterkrade, Jahrgang 1974, wird noch die Ab dichtung der Lager einer Turbine gegen das der Turbine zuge führte Kreislaufgas beschrieben, die mittels eines dreistufigen Labyrinths erfolgt. Der mittleren Labyrinthkammer wird ein Sperrgas zugeführt, wobei das im Kreislauf umlaufende Medium (Helium) als Sperrgas verwendet wird.

Besondere Abdichtungsprobleme ergeben sich, wenn die beiden Medien, die voneinander getrennt bleiben sollen, nicht nur un terschiedliche Drücke aufweisen, sondern während des Betriebs erheblichen Druckschwankungen unterliegen. Es besteht dann die Gefahr, daß die Medien sowohl in der einen als auch in der ande ren Richtung durch vorhandene Lecks strömen.

Bei Kernreaktoren mit kugelförmigen Brennelementen, bei denen Absorberstäbe direkt in die Brennelementeschüttung eingefahren werden, sind für die Bewegung der Absorberstäbe auf Kolbenstan gen wirkende Hydraulikvorrichtungen vorgesehen. Hier ist es wichtig, daß das radioaktiv kontaminierte gasförmige Medium (Helium), das den Reaktorinnenraum ausfüllt, nicht in das hy draulische Medium eindringt. Der Reaktorinnenraum, dessen Kühl mittel auf ca. 40 bar verdichtet sein kann, ist durch eine Wand von jeder Hydraulikvorrichtung getrennt. In jeder Wand sind mehrere, auf der Kolbenstange sitzende Dichtringe angeordnet.

Beim Einfahren der Absorberstäbe in die Brennelementeschüttung ist der Druck des hydraulischen Mediums geringer und beim Aus fahren höher als der Druck des Kühlmittels im Reaktorinnenraum. Aus den während des Betriebes sich ergebenden unterschiedlichen Drücken im hydraulischen Medium (Einfahren und Ausfahren der Absorberstäbe) kann durch die zwischen den Dichtringen und der Kolbenstange vorhandenen Lecks sowohl das Kühlmittel (Helium) in die Hydraulikvorrichtung eindringen als auch das hydraulische Medium in den Reaktorinnenraum.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungseinrich tung gemäß Oberbegriff derart auszugestalten, daß eine Vermi schung des ersten Mediums mit dem zweiten Medium vermieden wird; d.h. es soll weder Medium aus dem ersten in den zweiten Raum gelangen noch umgekehrt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die folgenden Merkmale gelöst:

a) zwischen dem dem ersten Raum zugewandten ersten Dichtring und dem zweiten Dichtring ist ein erster Ringraum vorhan den, dem
- a1) über eine Druckleitung ein Sperr- oder Spülgas mit dem Druck p ₂<p ₁ zugeführt wird;
b) zwischen dem zweiten Dichtring und dem dritten Dichtring ist ein zweiter Ringraum vorgesehen, der
- b1) an eine Unterdruckleitung angeschlossen ist;
c) als Sperr- oder Spülgas wird in an sich bekannter Weise das gleiche Medium verwendet, das sich in dem ersten Raum be findet.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß in der die bei den Räume trennenden Wand zwei zusätzliche Ringräume ausgebildet sind, wobei der erste Ringraum mit einer Überdruckleitung und der zweite Ringraum mit einer Unterdruckleitung verbunden ist. Der an die Überdruckleitung angeschlossene Ringraum wird mit Sperr- oder Spülgas beaufschlagt, dessen Druck p ₂ ständig höher ist als der Druck p ₁ des den ersten Raum ausfüllenden Mediums. Das Einströmen des Sperr- oder Spülgases in den zweiten Raum wird dadurch vermieden, daß an den zweiten Ringraum eine Unter druckleitung angeschlossen ist. Dadurch ist gewährleistet, daß das die Kolbenstange beaufschlagende Sperr- oder Spülgas zum einen dem ersten Raum zugeleitet und zum anderen durch die Un terdruckleitung abgesaugt wird.

Eine Hydraulikvorrichtung, die die axiale Bewegung der Kolben stange bewirkt, ist mit dem zweiten Raum verbunden und beauf schlagt diesen mit dem zweiten Medium - z.B. einer hydraulischen Flüssigkeit -, dessen Druck p ₄ erheblichen Schwankungen unter liegt. Beim Einfahren der Kolbenstange in den ersten Raum, z.B. den Innenraum eines Kernreaktors, weist das zweite Medium einen geringen Druck auf. Beim Ausfahren der Kolbenstange aus dem Reaktorinnenraum kann das hydraulische Medium einen Druck auf weisen, der um ein Mehrfaches höher ist als der Druck im Reak torinnenraum. Das durch den Ringspalt zwischen der Kolbenstange und der Wand strömende hydraulische Medium wird durch die an den zweiten Ringraum angeschlossene Unterdruckleitung abgesaugt.

Die erfindungsgemäße Dichtungseinrichtung gewährleistet, daß die beiden Medium (z.B. Helium und Öl) nicht in den jeweils anderen Raum eindringen können.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der fol genden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen hervor.

Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Dichtungseinrichtung zwischen einer Hydraulikvor richtung mit einer Kolbenstange und einer einen Kern reaktor enthaltenden Kaverne,

Fig. 2 die Dichtungseinrichtung gemäß Fig. 1, vergrößert dar gestellt.

Die in Fig. 1 gezeigte Dichtungseinrichtung 1 ist in einer Trennwand 2 angeordnet, die einen ersten Raum 3, hier eine mit Helium gefüllte Reaktorkaverne, von einem zweiten Raum 7, hier Teil einer Hydraulikvorrichtung 4, trennt. Die Hydraulikvorrich tung 4 ist mit einem hydraulischen Medium (Öl oder Wasser) ge füllt und beaufschlagt damit eine Kolbenstange 5, die sich ver tikal bewegen kann. Der zweite Raum 7 ist durch einen Kolben 6 von dem übrigen Raum der Hydraulikvorrichtung 4 getrennt. Wenn sich die Kolbenstange 5 vertikal nach oben bewegt, also beim Ausfahren aus dem ersten Raum 3, ist der Druck p ₄ im zweiten Raum 7 wesentlich größer als der Druck p ₁ im ersten Raum 3. Beim Einfahren hingegen, also bei einer vertikalen Bewegung der Kol benstange 5 nach unten, bei der das hydraulische Medium aus dem Raum 7 in den oberen Bereich der Hydraulikvorrichtung 4 gedrückt wird, ist der Druck p ₄ im Raum 7 wesentlich geringer als der Druck p ₁ im ersten Raum 3, also der Reaktorkaverne.

In Fig. 2 ist die Dichtungseinrichtung 1 im Detail dargestellt. In der Trennwand 2 sind in axialer Richtung der Kolbenstange 5 drei Dichtringe 8, 9, 10 angeordnet. Zwischen dem ersten Dicht ring 8 und dem zweiten Dichtring 9 ist ein erster Ringraum 11 ausgebildet, der an eine Druckleitung 12 angeschlossen ist. Zwi schen dem zweiten Dichtring 9 und dem dritten Dichtring 10 ist ein zweiter Ringraum 13 vorgesehen, der an eine Unterdrucklei tung 14 angeschlossen ist. Das den ersten Raum ausfüllende Helium hat einen Druck p ₁ von ca. 40 bar. Durch die Druckleitung 12 wird dem ersten Ringraum 11 Helium als Sperr- oder Spülgas zugeführt, das einen Druck p ₂ aufweist, wobei p ₂<p ₁ ist. Die an den zweiten Ringraum 13 angeschlossene Unterdruckleitung 14 weist einen Druck p ₃ auf, der kleiner ist als 1 bar.

Das durch den Pfeil 15 angedeutete Sperr- oder Spülgas strömt durch Lecks in den ersten Raum 3 und in den zweiten Ringraum 13 hinein (gestrichelt dargestellt). Das aus dem zweiten Raum 7 durch Lecks zwischen der Kolbenstange 5 und der Trennwand 2 strömende hydraulische Medium wird ebenfalls von der Unterdruck leitung 14 abgesaugt.

Claims

Dichtungseinrichtung zwischen einer in einem ersten und einem zweiten Raum axial oder drehend bewegbaren Kolbenstange und einer die beiden mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium gefüllten Räume trennenden Wand mit mehreren zwischen der Kol benstange und der Wand in axialem Abstand voneinander angeord neten Dichtringen, wobei das den ersten Raum ausfüllende erste Medium einen Druck p ₁ mit nur kleinen Druckschwankungen aufweist und das den zweiten Raum ausfüllende zweite Medium einen Druck p ₄ hat, der zwischen den Werten p ₄»p ₁ und p ₄«p₁ schwanken kann, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- a) zwischen dem dem ersten Raum (3) zugewandten ersten Dicht ring (8) und dem zweiten Dichtring (9) ist ein erster Ring raum (11) vorhanden, dem
  - a1) über eine Druckleitung (12) ein Sperr- oder Spülgas mit dem Druck p ₂<p ₁ zugeführt wird;
- b) zwischen dem zweiten Dichting (9) und dem dritten Dichtring (10) ist ein zweiter Ringraum (13) vorgesehen, der
  - b1) an eine Unterdruckleitung (14) angeschlossen ist;
- c) als Sperr- oder Spülgas wird in an sich bekannter Weise das gleiche Medium verwendet, das sich in dem ersten Raum (3) befindet.