CN101088200A - 流体密封的线路通过装置 - Google Patents

Abstract

用于将导体(2)通入一个可压力加载腔(3)里的流体密封的线路通过装置(1)包括一个外壳(4)、至少一个导体(2)以及第一和第二可压力加载的密封件(5a，5b)，其中两个可压力加载的密封件(5a，5b)和外壳(4)界定形成一个内空腔(4d)，其中导体(2)经过第一密封件(5a)进入内空腔(4d)里，穿过内空腔(4d)延伸，并经过第二密封件(5b)从内空腔(4d)里伸出来，而且其中内空腔(4d)有一个卸压孔(4c)，它通入一个外空间(6)里，该外空间位于可压力加载腔室(3)之外。

Description

流体密封的线路通过装置

本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的流体密封的线路通过装置。

众所周知，将电线穿过压力容器的壁是为了对例如布置在压力容器之内的驱动装置从外面供电，或者为了例如借助于监测线路、控制线路或调节线路可以与布置在压力容器内部的传感器和促动器实现数据交换。因此例如对于一种涡轮压缩机来说整个压缩机以及驱动装置都可以布置在一个压力容器里。为了对涡轮压缩机和发动机供给能量，以及为了控制和监测它们必需有许多穿过压力容器的壁延伸的线路，尤其是当旋转部件借助于磁性轴承无接触地支承设置时。

已知的线路通过装置应用于处于压力下的外壳，其不利之处在于：对于线路通过装置可能出现泄漏，从而例如使气体不可控制地流向外面。

尤其是危险的是，在某些设备部分里不受注意地进行升压并且这些部分处于一种未预料到的高压下，或者作为气体流出的后果而产生爆炸危险。

本发明的任务是提出一种可靠而成本有利的线路通过装置，它适合于可压力加载的空腔。

此任务用一种具有权利要求1的特征的流体密封的线路通过装置来解决。从属权利要求2至17涉及其它的有利的设计方案。

这个任务尤其用一种流体密封的线路通过装置来解决，此装置用于使线路通入一个可压力加载的腔里，其中线路通过装置包括有一个外壳、至少一根线路以及第一和第二可以压力加载的密封件，其中这两个可以压力加载的密封件和外壳界定了一个内空腔，其中线路经过第一密封件进入内空腔里，穿过内空腔布置，并经过第二密封件从内空腔里伸出来，而且其中内空腔具有一个卸压孔，它通入一个外空间里，这外空间位于可压力加载腔之外。

按照本发明的线路通过装置具有以下优点：当密封发生泄漏时从可压力加载腔里穿过密封件流出的气体就流入线路通过装置的内空腔里并从这个内空腔通过卸压孔可控制地排出到外空间里。因此一方面确保了：流入线路通过装置里的泄漏气体并不引起在线路通过装置中产生不可控制的升压。另一方面确保了：流入的泄漏气体有控制地输入一个规定的外空间中。通过气体的这种受控制的排出使整个线路通过装置保持流体密封。而且还排除了爆破危险。

在线路通过装置中的线路优选设计为电线，尤其是杆状电线。线路然而也可以设计成光导纤维。

在一种优选的实施形式中线路通过装置设计成插接连接，它包括有第一和第二外壳部分，它们各有一根导体，它们在插入状态下相互连接起来，尤其是导电地连接起来。插接连接例如可以具有一个唯一的导体，或者也可以有多个相互连接的导体。导体例如可以设计用于传输在从mV至V或mA范围里的控制信号。导体也可以设计用于体供能量，例如对布置在外壳之内的电动机供电，并因此设计成用于传输电流和/或电压，范围为KA和KV。按照本发明的流体密封或者气体密封的线路通过装置尤其适用于压差为5巴和500巴之间的应用范围。按照本发明的线路通过装置适合于例如与涡轮压缩机，尤其是与磁性轴承支承的涡轮压缩机组合，在其中整个驱动电动机以及所有压缩机级都布置在一个共同的压力外壳里。在一种这样型式的涡轮压缩机中可以将多个供能线路和控制线路用线路通过装置引导通过压力外壳。按照本发明的线路通过装置特别适合于一种这样型式涡轮压缩机的长期的、少维护和可靠的运行。

以下借助于附图根据不同的实施例对本发明进行说明。附图所示为：

图1：一个线路通过装置的纵向剖视；

图2：线路通过装置的第二实施例的纵向剖视；

图3：一个多极的，设计成插接连接的线路通过装置的A向视图；

图4：线路通过装置的第三个实施例的纵向剖视；

图5：线路通过装置的另一个实施例的一个剖视(B-B)；

图6：示意表示具有一个线路通过装置的压力容器；

图7：示意表示具有另一个线路通过装置的压力容器。

图1表示了一个设计成整体的线路通过装置1，包括具有固定法兰4e、内空腔4d和卸压孔4c的外壳4。线路通过装置1还包括有一个电线2，以及第一和第二密封件5a，5b，导体2穿过它们延伸。第二密封件5b以后也称为一次密封或主密封。第一个密封5a以下也称为二次密封。这二个密封件5a，5b这样布置，使它们与外壳4的壁一起界定一个内空腔4d，它具有一个穿过外壳壁，并不封闭的(英语中也称为“non sealed”)永久可以通过流体或气体的卸压孔4c作为唯一的孔。在所示的实施例中导体2设计成导电体，尤其是金属杆。在这实施例中两个密封件5a，5b由电绝缘材料如塑料或陶瓷制成。导体2也可以被绝缘层包围或者设计成绝缘的导体线。导体2例如也可以由一种玻璃纤维制成的光导纤维组成。两个密封件5a，5b也可以由一种导电的材料，例如由金属组成。这些密封件同时构成一种压力障。

至少密封件5b设计成可压力加载的并必须经受住位于内腔3和内空腔4d之间的压差。在一种优选的实施形式中内空腔4d里的压力大约为1巴。内空腔4d里的压力(它取决于流过第二密封件5b的泄漏量)可以认为是小于等于内腔3的压力水平的值。因此第一个压力可加载的密封件5a优先设计，使这个密封件能够承受内腔3的压力。内腔3里的压力，取决于应用情况，可达≤500巴。若密封件5b由于任何什么原因不密封了，那么流体，优先是气体就从内腔3流入内空腔4d里，并然后通过孔4c排放。由孔4c流出的气体流入到位于可压力加载的腔室3之外的外空间6里。在一种有利的设计方案中孔4c通过运送流体的管路与大气相连接，从而使流出的气体引入大气，从而即使在密封件5b不密封时也在内腔3和图1所示外空间6之间形成流体密封的线路通过装置1。

线路通过装置1优选地与一个压力外壳3a组合应用。图1示意表示一个具有可压力加载的内腔3的压力外壳3a，其中压力外壳3a具有一个圆形的通孔，在这个通孔中设置了圆柱形的线路通过装置1。两个密封圈4f密封住压力外壳壁3a和外壳4之间的间隙，使导体2流体密封地，尤其是气密地从内腔3引入位于压力外壳之外的外空间6里。在一种优选的设计方案中可以在密封圈4f之间设有一个引导流体至外空间6、另一个空间或者至大气的连接3b。这在图1中只是用虚线表示的孔3b用于卸压，以阻止在密封圈4f之间的空腔里产生过高的压力，这种过高的压力由于右面的密封圈4f的泄漏而可能会发生。流过孔3b的流体有利地受控制地被排出，其方法是孔通入到影响流动的装置如阀门和管路里，这些阀门和管路可允许进行有控制的卸压。外壳4可以用不同的方式与压力外壳3a连接，例如通过焊接或钎焊。

图2表示了另一个线路通过装置1的纵向剖视，它与图1所示的实施形式不同设计成插接连接装置。插接连接装置包括有第一插接连接部分1a和第二插接连接部分1b，它们可以相互拆松开。具有第二外壳部分4b的第二插接连接部分1b例如通过法兰4e，如在图1中所示那样，与压力外壳3a固定连接。第一插接连接部分1a包括一个母导体连接件2a，它通过第一密封件5a与第一外壳部分4a连接。在内空腔4d里设有一个公导体连接件2b，其中这两个导体连接件2a，2b或者说两个外壳部分4a，4b可以插接连接。在两个外壳部分4a，4b之间可以设有另外的，未示出的紧固元件如螺纹或止动元件，以便附带地保证两个外壳部分4a，4b的牢固或可靠的连接。

图2所示的插接连接1具有一个卸压孔4c，因此，若可压力加载的密封件5b有微小的不密封，那么在内孔腔4d里不会建立起不受控制的压力。若第二可压力加载的密封件5b有大的泄漏，那么尤其在卸压孔4c较小时就在内空腔4d里建立起压力，因此在这种情况下特别重要的是：第一密封件5a尽可能可以加载一直达到加于内腔3里的压力。

线路通过装置1可以如图2所示设计用于通过一根唯一的导体2。

图3以图2中的A向的一个视图示出第二外壳部分4b，它总共具有9个金属的公导体连接件2b，它们布置在一个电绝缘的密封件5b里并固定住。第二外壳部分4b借助于一个带有孔4g的法兰4e可以固定在压力外壳3a的外壁上。线路通过装置1，如在图2中设计成插接连接装置或如在图1中设计成通过装置，可以具有一根导体2或在相应的设计方案具有任意多的导体2。

原则上每个承压的线路通过装置1都可能失效，其后果是在一定情况下有不能控制的泄漏。

一次承压的密封元件5b对于插接连接来说在不运动的插接连接部分1b里固定安装在压力容器3a上。每个密封元件5b可以具有一个或许多导体通过装置。活动的插接连接部分1a与一根电缆连接，此电缆可以具有一根或许多根导体2或者说线股，这线股可以由许多绞合线组成。插接连接的不运动部分和运动部分1a，1b在工作状态下固定地并且相互密封地连接并在其内部形成一个环绕封闭的容积4d。

按照本发明的线路通过装置避免了：要是一次承压的密封元件5b失效的话，在插接连接装置1a，1b的周围封闭的容积4 d里发生增压。这种增压否则的话会引起以下情况：尤其是当插接连接的运动部分1b的装配不得法时气体可能沿着导线绞合线穿过电缆移入到没有相应地许可的区域里。为了避免这种二次泄漏，插接件的运动部分1a设置有第二个承压障碍物5a。在插接连接部分2a，2b里的导体通过装置优选由实心杆组成，尤其是为了避免在应用绞合线作为导体2时可能出现的泄漏。

一次密封件5b的失效可以假定有不同的变化过程。一方面，由例如温度波动及与之相关的内应力引起，可以考虑密封功能会有缓慢的损失。另一方面例如由于外部机械力的作用可能直接破坏密封功能。在第一种情况下决定了，但在第二中情况下由于卸压孔也就保证了：承压密封元件5b的功能故障并不造成在插接连接装置的内腔4d里过高的增压。尤其是当插接件内腔4d较小时否则的话在短时间内会引起真正的压力容器的压力，其先决条件是：插接连接装置的外壳4能经受住这内压。

按照本发明的线路通过装置1，尤其设计成插接连接，包括有一个内容器4d，它具有流体技术方面的一个出口并尤其是连接于周围环境。因此就确保了：插接连接装置的内腔在密封元件5b失效时并不是持久地保持压力加载的。取决于通向周围环境的孔的大小和一次密封元件5b的泄漏然而在内腔4d里产生一种相应的压力。这种泄漏可以借助于传感器，例如一个压力传感器或气体探测器来进行监测并在一定条件下也引起报警。

图4示意表示一个外壳4，它由两个相互气密封螺钉连接的外壳部分4a，4b组成。外壳部分4a包括有一个卸压孔4c。每个外壳部分4a或者4b各包括有一个密封件5a或者5b，各有四根刚性导体2穿过密封件。在外壳4之内刚性导体2与柔性导体2d连接。在外壳4之内设有一个连接装置4h，用于连接柔性导体2d或者如果必需的话也用于又分离开。在一种优选的设计方案中柔性导体2d由绞合线制成，而连接装置4h设计成端棒，从而使柔性导体2d借助于螺钉可以固定在连接装置4h上，而且还在优选为每两个导体2d之间有一个相对的电连接。导体2d然而例如也可以设计成光导纤维。

图5用一个沿着图1所示B-B线的剖视表示了一个线路通过装置1的另一个实施例。图1所示的内空腔4d在按图5的实施例中部分地用一种填充材料如一种绝缘体4i装填，因此如图5所示内空腔4d变小了。内空腔4d保证了沿着在第一和第二密封件5a，5b之间的空腔以及卸压孔4c的引导流体的连接。绝缘体4i优选设计成电绝缘体并且可以按不同方式设有内空腔4d用于导引流体。绝缘体4i优选由一种固体组成。然而也可以应用一种流体作为绝缘体4i，例如油，它部分地充填内空腔4d里。

图6示意表示一个具有可压力加载的内腔3的压力外壳3a，其中在压力外壳3a上设有一个线路通过装置1，它使电线2流体密封或者气体密封地从内腔3通向外空间6。通过可压力加载的密封件5a，5b界定的内空腔4d通过卸压孔4c和管路7引导流体地与具有出口孔7a的阀门7b连接。阀门7b有一个弹簧，其中阀门7b打开时的压力水平优选可以通过弹簧力来调整设定。在外空间6里设有一个带电线9a的气体传感器9。气体传感器9能够识别从阀门7b流出的气体。在所示的实施例中导体2d，2e设计成柔性的金属导线，例如绞合线导线。这些导体2d，2e与杆状的金属导体2导电连接。

压力外壳3a可以设计成一个涡轮压缩机的压力外壳，它包括一个涡轮压缩机以及一个电动机。未表示出涡轮压缩机的导引流体的入口和出口。为了给电动机供电在压力外壳3a上可以设置多个图1所示的线路通过装置1，以便给电动机供电例如1MW。为了控制或调节涡轮压缩机另外还需要例如一根光导纤维或多根线路，它们传输的信号范围达到少数伏特。这样的控制线路例如象在图3中所示那样，可以通过一种设计成插接连接的线路通过装置1引入，它们包括有多个单根的导体2b。

图7又示意表示了一个具有可压力加载的空腔3的压力外壳3a，其中线路通过装置1设计成插接连接装置，其具有第一和第二插接连接部分1a，1b。在线路通过装置1的内空腔4d里设有一个传感器8。但这传感器8也可以是布置在插接连接装置1之外，例如在那里传感器8通过一个导引流体的连接与加在内空腔4d里的压力连接，传感器8也可以布置在插接件之外的控制线(Impulsleitung)里，在一个专门为此设计的架上。卸压孔4c通过一个流体管路7和一个阀门7b与出口孔7a连接。阀门7b也可以是布置在卸压孔4c之内。监测装置8b通过电线8a采集传感器8的，例如压力传感器或气体探头的值，并通过电线8c调节阀门7b。阀门7b例如在超过一个可预先规定的在内空腔4d里的压力时就开启。线路通过装置1可以设计成强电流插接连接装置，并设计用于传输电能，范围为KA和KV。但线路通过装置1也可以具有一个或许多插接连接装置，并设计用于传输电信号，范围从mV至V或mA至A。按照本发明的线路通过装置1可以设计成各种不同的形式。尤其是在其插接连接的设计方案中第二插接连接部分1b也可以被设计，使得一种商业通用的、标准化的第一个插接连接部分1a可以装入。图7所示的插接连接优选具有一个未示出的密封圈，密封圈使第一和第二插接连接部分1a，1b之间的间隙密封，以便使内空腔4d相对于外空间6为流体密封的。

在图1和2中所示的线路通过装置1优选设计成装入构件，它固定在一个压力外壳3a上。线路通过装置1可以按不同的方式与压力外壳3a连接，也通过焊接、化学焊接或钎焊。线路通过装置1的外壳4例如可以由金属或塑料组成。第一插接连接部分1a例如也可以由金属制成，而第二插接连接部分1b由另一种材料如塑料制成。

卸压孔4c可以具有一种几何结构形状，使得因此对于流出的流体施加一种附带的作用，例如从流过卸压孔3c的流体里更大量吸收热量。卸压孔4c可以设计成长的细孔或者间隙，其任务是冷却流出的流体或气体，从而使得从卸压孔4c里流出的气体温度降低。这可以证实为有利的，如果有爆燃的危险的话，也称为爆发。若在内空腔4d里应该出现一种这样的快速的燃烧过程的话，那么所产生的热的气体在通过卸压孔4c时就被附带地冷却，从而使流出的气体具有相应降低的或者低的温度。

按照本发明的线路通过装置尤其适合用于布置在水上的平台，尤其适用于石油开采的平台。

Claims (18)

1.流体密封的线路通过装置(1)，用于将导体(2)引入可压力加载的空腔(3)，包括有外壳(4)，至少一个导体(2)以及第一和第二可压力加载的密封件(5a，5b)，其中两个可压力加载的密封件(5a，5b)和外壳(4)界定形成内空腔(4d)，其中导体(2)经过第一密封件(5a)进入到内空腔(4d)里，穿过内空腔(4d)延伸，并经过第二密封件(5b)从内空腔(4d)里伸出来，而且其中内空腔(4d)具有卸压孔(4c)，它通入外空间(6)，该外空间位于可压力加载的腔室(3)之外。

2.按权利要求1所述的线路通过装置，其特征在于，此装置设计成插接连接装置，其中外壳(4)包括有第一和第二外壳部分(4a，4b)，它们可拆开地可以连接起来，而且其中导体(2)包括有第一连接部分(2a)和第二连接部分(2b)，它们的设计和布置使插接连接装置在插接起来的状态下在外壳(4)之内具有在第一和第二连接部分(2a，2b)之间的导通连接。

3.按权利要求1所述的线路通过装置，其特征在于，在外壳(4)之内设有连接装置(4h)，它让导体(2)连接和/或分开。

4.按权利要求3所述的线路通过装置，其特征在于，在外壳(4)内的导体(2)设计成柔性的。

5.按权利要求3至4中之一所述的线路通过装置，其特征在于，连接装置(4h)的设计应使多根导体(2)可以相互连接。

6.按上述权利要求之一所述的线路通过装置，其特征在于，导体(2)是电线。

7.按权利要求6所述的线路通过装置，其特征在于，第一和第二密封件(5a，5 b)包括有电绝缘体，导体(2)穿过它延伸。

8.按权利要求6所述的线路通过装置，其特征在于，导体(2)由金属组成。

9.按权利要求6至8中之一所述的线路通过装置，其特征在于，导体(2)设计成杆状的。

10.按上述权利要求之一所述的线路通过装置，其特征在于，传感器(8)的布置应使传感器至少能监测到在内空腔(4a)里的压力。

11.按上述权利要求之一所述的线路通过装置，其特征在于，卸压孔(4C)导引流体地与出口孔(7a)连接，该出口孔通入外空间(6)里。

12.按权利要求1至10中之一所述的线路通过装置，其特征在于，阀门(7)布置在卸压孔(4c)里，而且阀门(7)导引流体地与外空间(6)相连。

13.按权利要求11或12所述的线路通过装置，其特征在于，阀门(7)是可以控制的。

14.按权利要求2至13中之一所述的线路通过装置，其特征在于，该装置具有多个可连接的导体(2)。

15.按上述权利要求之一所述的线路通过装置，其特征在于，导体(2)由光导纤维组成或包括有光导纤维。

16.按上述权利要求之一所述的线路通过装置，其特征在于，内空腔(4d)部分地装填有流体的或固体的绝缘体(4i)。

17.按上述权利要求之一所述的线路通过装置，其特征在于，卸压孔(4c)几何上的设计使从流过卸压孔(4c)的流体中吸收热量。

18.可压力加载的装置，包括有按上述权利要求之一所述的线路通过装置。

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