DE1199562B

DE1199562B - Device for sealing a shaft or spindle feed-through from a pressure vessel

Info

Publication number: DE1199562B
Application number: DEZ9348A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ulrich Wolfrom
Original assignee: HJ Zimmer Verfahrenstechnik
Current assignee: HJ Zimmer Verfahrenstechnik
Priority date: 1962-04-07
Filing date: 1962-04-07
Publication date: 1965-08-26

Description

Vorrichtung zum Abdichten einer Wellen- bzw. Spindeldurchführung aus einem Druckbehälter Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abdichten einer Wellen- bzw. Spindeldurchführung aus einem Druckbehälter mit mehreren aufeinanderfolgenden, jeweils in gesonderten Ringkammern angeordneten Dichtungsringen.Device for sealing a shaft or spindle leadthrough a pressure vessel The invention relates to a device for sealing a shaft or spindle leadthrough from a pressure vessel with several consecutive, Sealing rings each arranged in separate annular chambers.

Dichtungsvorrichtungen in Form einer Gruppe von selbsttätigen Dichtungsringen, die in gesonderten Ringkammern die Wellen bzw. Spindeln umgeben, finden vornehmlich dort Verwendung, wo Durchführungen, z. B. von Wellen, mit hoher Umfangsgeschwindigkeit, wie sie bei schnellaufenden Rührwerken vorkommen, gegen einen hohen Druck im Behälter abgedichtet werden müssen. Dabei soll ein einzelner Dichtungsring normalerweise nicht allein das gesamte Druckgefälle aufnehmen, sondern nur einen Anteil des gesamten Druckgefälles. Jeder Dichtungsring weist jedoch eine gewisse Undichtigkeit auf, deren Ausmaß nicht nachprüfbar ist. Es ist daher durchaus möglich, daß der dem Druckbehälter nächstliegende Dichtungsring äußerst dicht ist und dadurch beinahe das gesamte Druckgefälle aufzunehmen hat, während die nachfolgenden Dichtungsringe fast unbelastet bleiben. Die auf diesen ersten Dichtungsring einwirkende hohe Beanspruchung, die der Bemessung des Dichtungsringes im allgemeinen nicht zugrunde gelegt wurde, führt zu einer schnellen Abnutzung, wodurch dieser Dichtungsring sehr schnell ausfällt. Der gleiche Vorgang spielt sich dann bei dem nächsten und übernächsten Dichtungsring ab, bis sämtliche Dichtungsringe nacheinander zerstört sind und sämtlich ersetzt werden müssen. Um derartige Erscheinungen zu beseitigen, ist es üblich, durch geeignete Mittel in den einzelnen Ringkammern für die Dichtungsringe einen bestimmten Druck zu erzeugen,' der bei einem vorgegebenen Gesamtdruckgefälle eine bestimmte, vorzugsweise gleichmäßige Druckabstufung über den einzelnen Dichtungsringen gewährleistet.Sealing devices in the form of a group of automatic sealing rings, which surround the shafts or spindles in separate annular chambers are primarily found Use wherever feed-throughs, e.g. B. of shafts with high peripheral speed, as they occur with high-speed agitators, against a high pressure in the container need to be sealed. A single O-ring should normally be used not only record the entire pressure gradient, but only part of the total Pressure gradient. However, every sealing ring has a certain amount of leakage, the extent of which cannot be verified. It is therefore entirely possible that the pressure vessel The closest sealing ring is extremely tight and therefore almost the entire pressure gradient has to take up, while the following sealing rings remain almost unloaded. The high stress acting on this first sealing ring, that of the dimensioning of the sealing ring was generally not taken as a basis, leads to a rapid Wear, which causes this sealing ring to fail very quickly. Same process then takes place with the next and the next but one sealing ring until all Sealing rings have been destroyed one after the other and must all be replaced. Around to eliminate such phenomena, it is customary to use suitable means in to generate a certain pressure in the individual annular chambers for the sealing rings, ' which, for a given total pressure gradient, is a specific, preferably uniform one Pressure gradation guaranteed over the individual sealing rings.

Es ist bereits bekannt, den Druck in den einzelnen Ringkammern der Dichtungsringe mit Hilfe eines Kapillarrohres zu erzeugen, das mit einem Ende an den abzudichtenden Druckbehälter angeschlossen ist und mit dem anderen Ende in einen Raum niedrigeren Druckes bzw. in die freie Atmosphäre einmündet. Das Kapillarrohr ist mit Anzapfstellen versehen, die jeweils mit einer Ringkammer verbunden sind. Diese bekannte, an sich recht einfache Maßnahme ist jedoch nur dann anwendbar, wenn ein ständiger Volumenverlust aus dem Druckbehälter in Kauf genommen werden kann.It is already known that the pressure in the individual annular chambers of the To produce sealing rings with the help of a capillary tube that has one end the pressure vessel to be sealed is connected and the other end into one Room with lower pressure or opens into the free atmosphere. The capillary tube is provided with taps, each of which is connected to an annular chamber. However, this known, in itself quite simple measure can only be used if a constant loss of volume from the pressure vessel can be accepted.

Weiterhin ist es bereits bekannt, jeder Ringkammer einen in einem Gehäuse frei beweglichen Stufenkolben zuzuordnen, der den für die betreffende Ringkammer gewünschten Druck regelt. Dabei ist die kleinere Stirnfläche jedes Stufenkolbens durch eine ständig im überschuß fördernde Druckmittelpumpe mit Druckmittel beaufschlagt, das zugleich auch direkt der betreffenden Ringkammer zugeführt wird, während die größere Stirnfläche jedes Stufenkolbens durch einen hydraulischen Belastungsdruck beaufschlagt ist und, wenn der Belastungsdruck über eine gemeinsame Leitung an alle Stufenkolben angelegt wird, bei den einzelnen Stufenkolben einen dem gewünschten Regeldruck entsprechenden Durchmesser besitzt. In der Zylinderbohrung für die kleinere Kolbenstufe des Stufenkolbens mündet eine in die freie Atmosphäre führende Auslaßleitung, die bei einem Anstieg des Regeldruckes geöffnet wird, so daß der überschuß an Druckmittel abfließen kann. Mithin wirken die einzelnen Stufenkolben als Überdruck-Sicherheitsventile für die jeweiligen Druckmittelpumpen mit der zwangläufigen Folge, daß laufend überschüssiges Druckmittel verlorengeht. Außerdem müssen, wenn der gewünschte Regeldruck sichergestellt sein soll, die einzelnen Stufenkolben sehr dicht, aber möglichst reibungsfrei in ihren Gehäusen gelagert sein. Dies läßt sich nur schwierig erreichen.Furthermore, it is already known to each annular chamber one in one Housing freely movable stepped piston to be assigned to the for the annular chamber in question regulates the desired pressure. This is the smaller face of each stepped piston pressurized with pressure medium by a pressure medium pump which is constantly in excess, which is also fed directly to the annular chamber in question, while the larger end face of each stepped piston due to a hydraulic load pressure is acted upon and, if the loading pressure via a common line to all Stepped piston is created, one of the desired for the individual stepped pistons Control pressure has the appropriate diameter. In the cylinder bore for the smaller one The piston stage of the stepped piston opens into an outlet line leading into the free atmosphere, which is opened when the control pressure rises, so that the excess of pressure medium can drain. The individual stepped pistons therefore act as overpressure safety valves for the respective pressure medium pumps with the inevitable consequence that there is always excess Pressure medium is lost. In addition, if the desired control pressure must be ensured should be, the individual stepped pistons very tight, but as friction-free as possible in be stored in their housings. This is difficult to achieve.

Demgegenüber wird erfindungsgemäß, ausgehend von der Verwendung je eines in einem Gehäuse frei beweglichen Stufenkolbens für jede Ringkammer, vorgeschlagen, daß die größere Stirnfläche eines jeden Stufenkolbens durch den Regeldruck p" der jeweiligen Ringkammer und deren kleinere Stirnflächen durch den höheren Vordruck p"-, der jeweils vorhergehenden Ringkammer und deren ringförmige Differenzfläche durch den niedrigeren Gegendruck pn+i der jeweils nahe'sten Ringkammer beaufschlagt ist.In contrast, according to the invention, based on the use, depending a stepped piston freely movable in a housing for each annular chamber, proposed that the larger face of each stepped piston by the control pressure p "the the respective annular chamber and its smaller end faces due to the higher admission pressure p "-, the preceding annular chamber and its annular differential area through the lower Back pressure pn + i of the closest ring chamber is applied.

Dabei ist, wenn eine vollständig gleichmäßige Druckabstufung über den Ringkammern erwünscht ist, das Verhältnis des Durchmessers dl der Kolbenstufe mit der kleineren Stirnfläche zum Durchmesser d2 der Kolbenstufe mit der größeren Stirnfläche auf den Wert 1: 17-2- eingestellt.This is when a completely even pressure gradation is over the annular chambers is desired, the ratio of the diameter dl of the piston step with the smaller face to the diameter d2 of the piston step with the larger Front face set to the value 1: 17-2-.

Bei dem Vorschlag der Erfindung wirken die Stufenkolben nicht als Sicherheitsventile, sondern als statische Druckteiler, indem sie den Regeldruck p" jeder Ringkammer mit dem aus der vorhergehenden Ringkammer abgenommenen Vordruck p"-, und dem aus der nächstfolgenden Ringkammer abgenommenen Gegendruck pn." vergleichen und auf ein bestimmtes Verhältnis, vorzugsweise den Mittelwert, zwischen den Drücken p"_1 und p"" einstellen. Sie lassen sich daher zu einer nur von einer einzigen Quelle aus mit Druckmittel gespeisten Druckteilerkette zusammenschalten, bei der kein praktisch nennenswerter Verlust an Druckmittel auftritt. Außerdem sind, da die Stufenkolben allseitig vom gleichen Druckmittel benetzt sind und sich in einem nach außen vollkommen dicht abgeschlossenen Gehäuse befinden, besondere aufwendige Kolbenabdichtungen nicht erforderlich. Im übrigen können sämtliche Stufenkolben, da sie nur sehr kleine, für alle Ringkammern gleiche Abmessungen zu besitzen brauchen, leicht in einem kleinen gemeinsamen Gehäuseblock zusammengefaßt sein.In the proposal of the invention, the stepped pistons do not act as Safety valves, rather than static pressure dividers, by controlling the control pressure p "of each annular chamber with the pre-pressure taken from the preceding annular chamber p "-, and the counter pressure pn taken from the next annular chamber." to compare and to a certain ratio, preferably the mean value, between the pressures Set p "_1" and p "", so they can be linked to only one source interconnect from pressure divider chain fed with pressure medium, in which no practical significant loss of pressure medium occurs. In addition, there are the graduated pistons are wetted on all sides by the same pressure medium and are completely outwardly in one tightly sealed housings are located, special complex piston seals not mandatory. In addition, all stepped pistons, since they only have very small, need to have the same dimensions for all annular chambers, easily in a small one common housing block be summarized.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist die Leitung für den Regeldruck p" jeder Ringkammer an eine im Bereich der Zylinderbohrung kleineren Durchmessers im Gehäuse des zugeordneten Stufenkolbens angeordnete Ringnut angeschlossen, die ihrerseits über eine Leitung mit dem von der Zylinderbohrung größeren Durchmessers vor der größeren Kolbenstufe gebildeten Zylinderraum verbunden ist, wobei die Kante der Stirnfläche der kleineren Kolbenstufe als Steuerkante für die Ringnut dient. In der größeren Kolbenstufe ist eine weitere Ringnut angeordnet, die über radiale Bohrungen und über eine axiale Bohrung mit dem von der Zylinderbohrung vor der größeren Kolbenstufe gebildeten Zylinderraum steht und deren untere Begrenzungskante als Steuerkante für den Gegendruckraum dient. Dieser Gegendruckraum, der im Bereich der ringförmigen Differenzfläche des Stufenkolbens im Gehäuse gebildet und mit einer den Gegendruck pn t i führenden Leitung verbunden ist, weist dabei vorteilhaft einen größeren Durchmesser auf als die Zylinderbohrung größeren Durchmessers, damit die Gegendruckleitung nicht durch die größere Kolbenstufe abgeschnitten werden kann.In an expedient embodiment of the invention, the line is for the control pressure p "of each annular chamber to a smaller one in the area of the cylinder bore Diameter in the housing of the assigned stepped piston arranged annular groove connected, which in turn via a line with the larger diameter of the cylinder bore connected to the cylinder space formed in front of the larger piston stage, the edge the face of the smaller piston step serves as a control edge for the ring groove. In the larger piston step, another ring groove is arranged, which has a radial Bores and an axial bore with that of the cylinder bore in front of the larger one Piston stage formed cylinder space and its lower boundary edge as Control edge for the counter pressure chamber is used. This back pressure space that is in the area the annular differential surface of the stepped piston formed in the housing and with a the back pressure pn t i leading line is connected, advantageously has a larger diameter than the larger diameter cylinder bore so that the Back pressure line cannot be cut off by the larger piston step.

Der Regeldruck p1 für die erste Ringkammer und damit der Vordruck für den der folgenden Ringkammer zugeordneten Stufenkolben richtet sich nach dem Innendruck pi im Druckbehälter und ist vorzugsweise, wie dies an sich bekannt ist, etwas höher eingestellt als der Innendruck pi. Durch diese Maßnahme wird mit Sicherheit vermieden, daß etwas von dem Inhalt des Druckbehälters (z. B. giftiges Gas) in die erste Ringkammer übertritt. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dazu das Druckmittel in an sich bekannter Weise über eine Anschlußleitung aus einem oberhalb des Druckbehälters angeordneten, mit dem Innendruck pi im Druckbehälter beaufschlagten und nur zum Teil mit Druckmittel gefüllten Vorratsbehälter entnommen, so daß sich der Druck p1 aus dem Innendruck pi und dem hydrostatischen Druck der Flüssigkeitssäule im Vorratsbehälter zusammensetzt. In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem in den Druckbehälter ständig über eine Speiseleitung Flüssigkeit eingespeist wird, läßt sich die erwünschte Erhöhung des Druckes p1 gegenüber dem Innendruck pi dadurch erreichen, daß aus der Speiseleitung eine Leitung zur ersten Ringkammer sowie zu dem der zweiten Ringkammer zugeordneten Stufenkolben abgezweigt und in Strömungsrichtung hinter der Abzweigung in die Speiseleitung ein federbelastetes Rückschlagventil eingebaut ist. Beim Durchströmen des Rückschlagventils entsteht ein Druckgefälle, so daß der Druck in der ersten Ringkammer stets etwas höher ist als der Druck im Druckbehälter.The control pressure p1 for the first annular chamber and thus the pre-pressure for the stepped piston assigned to the following annular chamber depends on the Internal pressure pi in the pressure vessel and is preferably, as is known per se, set slightly higher than the internal pressure pi. This measure will certainly avoided that some of the contents of the pressure vessel (z. B. poisonous gas) in the first ring chamber crosses. In one embodiment of the invention is for this the pressure medium in a manner known per se via a connecting line from an above the pressure vessel arranged, acted upon with the internal pressure pi in the pressure vessel and only partially removed from the reservoir filled with pressure medium, so that the pressure p1 from the internal pressure pi and the hydrostatic pressure of the liquid column composed in the storage container. In another embodiment of the invention, in which liquid is constantly fed into the pressure vessel via a feed line is, the desired increase in pressure p1 compared to the internal pressure pi achieve that from the feed line a line to the first annular chamber as well as branched off to the stepped piston assigned to the second annular chamber and in Direction of flow behind the branch in the feed line is a spring-loaded Check valve is built in. When flowing through the check valve arises a pressure gradient so that the pressure in the first annular chamber is always slightly higher than the pressure in the pressure vessel.

Der Gegendruck p, i des in der Reihenfolge letzten Stufenkolbens ist durch den Druck der äußeren Atmosphäre bestimmt, indem von dem Gegendruckraum des Stufenkolbens für die letzte Ringkammer aus eine Auslaßleitung in die freie Atmosphäre führt. Diese Auslaßleitung kann in einen Sammelbehälter münden, der über eine Pumpe und ein Rückschlagventil mit dem Vorratsbehälter für das Druckmittel verbunden ist. Dadurch lassen sich die an sich sehr geringfügigen Leckverluste, die an den einzelnen Stufenkolben auftreten können und über die Auslaßleitung ins Freie gelangen, sowie auch die bei einem Regelhub des letzten Stufenkolbens gegebenenfalls abströmenden kleinen Druckmittelmengen wieder verwerten.The back pressure p, i of the last stepped piston in the sequence is determined by the pressure of the external atmosphere by taking from the counterpressure chamber of the Stepped piston for the last annular chamber from an outlet line into the open atmosphere leads. This outlet line can open into a collecting tank, which has a pump and a check valve is connected to the reservoir for the pressure medium. As a result, the very slight leakage losses that are inherent in the individual Stepped pistons can occur and reach the outside via the outlet line, as well including those that may flow out during a control stroke of the last stepped piston Recycle small amounts of pressure medium.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen stellt dar F i g. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, F i g. 2 einen der in der Vorrichtung nach F i g. 1 verwendeten Druckteiler im Schnitt, F i g. 3 ein System von mehreren aneinandergeschlossenen Druckteilern und F i g. 4 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.Embodiments of the invention are given below with reference to Drawings explained in more detail. In the drawings, F i g. 1 schematically an embodiment of the device according to the invention, FIG. 2 one of the in the device according to FIG. 1 used pressure divider in section, F i g. 3 one system of several pressure dividers connected to one another and FIG. 4 schematically another Embodiment of the device according to the invention.

In F i g. 1 der Zeichnungen ist schematisch die Durchführung einer Welle 2, die beispielsweise für den Antrieb eines Rührwerkes gedacht sein kann, durch die Wandung eines Druckbehälters 1 dargestellt. Zur Abdichtung der Wellendurchführung dienen mehrere in Axialrichtung hintereinanderliegende Dichtungsringe 4 bis 8, die innerhalb gesonderter Ringkammern 9 bis 13 angeordnet sind. Die Ringkammern sind über jeweils eine Anschlußleitung 29 bzw. 36 mit einem Druckmittel (das eine beliebige neutrale Flüssigkeit sein kann) beaufschlagt, dessen Druck stufenweise von der ersten Ringkammer 9 bis zur letzten Ringkammer 13 abfällt, und zwar vorzugsweise derart, daß das Gesamtdruckgefälle in gleichmäßige Druckabstufungen aufgeteilt ist. Zur Regelung dieses Druckabfalls sind Druckteiler A bis D vorgesehen, von denen jeder den Druck p,j in der zugeordneten Ringkammer selbsttätig nach Maßgabe des Druckes p"-, in der vorhergehenden Ringkammer und des Druckes p"" i in der nächstfolgenden Ringkammer einstellt.In Fig. 1 of the drawings, the implementation of a shaft 2, which can be intended, for example, for driving an agitator, through the wall of a pressure vessel 1 is shown schematically. A plurality of sealing rings 4 to 8, which are arranged one behind the other in the axial direction and are arranged within separate annular chambers 9 to 13, serve to seal the shaft leadthrough. The annular chambers are each acted upon by a connection line 29 or 36 with a pressure medium (which can be any neutral liquid), the pressure of which drops gradually from the first annular chamber 9 to the last annular chamber 13, preferably in such a way that the total pressure gradient is uniform Pressure gradations is divided. To regulate this pressure drop, pressure dividers A to D are provided, each of which automatically sets the pressure p, j in the associated annular chamber according to the pressure p "- in the preceding annular chamber and the pressure p"" i in the next annular chamber.

Eine zweckmäßige Ausführungsform eines derartigen Druckteilers ist in F i g. 2 gezeigt. Das Gehäuse dieses Druckteilers 14 ist mit zwei koaxialen Zylinderbohrungen 15 und 16 von unterschiedlichem Durchmesser dl bzw. d2 versehen, in die ein frei beweglicher, zwei Stufen 18 und 19 aufweisender Stufenkolben 17 eingepaßt ist. Die Bohrungen 15 und 16 sind nach außen durch Deckel 21 bzw. 22 abgeschlossen, durch die hindurch je eine Leitung 23 bzw. 24 in die von den Bohrungen 15 und 16 gebildeten Zylinderräume vor den Stirnflächen 25 bzw. 26 des Stufenkolbens 17 hineinführt. Im Bereich der ringförmigen Differenzfläche 44 des Stufenkolbens 17 münden die beiden Bohrungen 15 und 16 in einen ringförmigen Gegendruckraum 20, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der größeren Bohrung 16. Dieser Gegendruckraum ist mit einer durch das Gehäuse 14 hindurchgeführten Leitung 27 verbunden. Weiterhin befindet sich in der Bohrung 15 eine als Regeldruckraum wirkende Ringnut 28, in die durch das Gehäuse 14 hindurch das zweite Ende der Leitung 27 sowie die Anschlußleitung 29 hineinführt. Die Stufe 19 des Stufenkolbens 17 weist eine Ringnut 30 mit mehreren radialen Bohrungen 31 auf, die über eine von der Stirnfläche 26 ausgehende axiale Bohrung 32 mit der Zylinderbohrung 16 verbunden sind. Der untere Rand 33 der Ringnut 30 bildet die Steuerkante der Kolbenstufe 19, während die Steuerkante der Kolbenstufe 18 durch den Rand der Stirnfläche 25 gebildet wird.An expedient embodiment of such a pressure divider is shown in FIG. 2 shown. The housing of this pressure divider 14 is provided with two coaxial cylinder bores 15 and 16 of different diameters d1 and d2, into which a freely movable stepped piston 17 having two steps 18 and 19 is fitted. The bores 15 and 16 are closed to the outside by covers 21 and 22, through which a line 23 and 24 respectively leads into the cylinder spaces formed by the bores 15 and 16 in front of the end faces 25 and 26 of the stepped piston 17. In the area of the annular differential surface 44 of the stepped piston 17, the two bores 15 and 16 open into an annular counterpressure chamber 20, the diameter of which is larger than the diameter of the larger bore 16. This counterpressure chamber is connected to a line 27 passed through the housing 14. Furthermore, in the bore 15 there is an annular groove 28 which acts as a regulating pressure chamber and into which the second end of the line 27 and the connecting line 29 lead through the housing 14. The step 19 of the stepped piston 17 has an annular groove 30 with a plurality of radial bores 31, which are connected to the cylinder bore 16 via an axial bore 32 extending from the end face 26. The lower edge 33 of the annular groove 30 forms the control edge of the piston step 19, while the control edge of the piston step 18 is formed by the edge of the end face 25.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des in F i g. 2 dargestellten Druckteilers sei angenommen, daß es sich um den Druckteiler A (F i g. 1) handelt, der den Druck p2 in der zweiten Ringkammer 10 nach Maßgabe des Vordruckes p1 in der Ringkammer 9 und des Gegendruckes p3 in der Ringkammer 11 regeln soll. Dabei wird der Vordruck p1 über die Leitung 23 in den von der Bohrung 15 der kleineren Durchmessers gebildeten Zylinderraum, der Regeldruck p2 über die Leitung 29 in die Ringnut 28 und weiter über die Leitung 24 in den von der Bohrung 16 größeren Durchmessers gebildeten Zylinderraum und der Gegendruck p3 über die Leitung 27 in den Gegendruckraum 20 eingeleitet.To explain the mode of operation of the in F i g. 2 pressure divider shown it is assumed that it is the pressure divider A (Fig. 1) which is responsible for the pressure p2 in the second annular chamber 10 in accordance with the pre-pressure p1 in the annular chamber 9 and the counter pressure p3 in the annular chamber 11 is intended to regulate. The form p1 via the line 23 into the hole 15 formed by the smaller diameter Cylinder chamber, the control pressure p2 via the line 29 into the annular groove 28 and further via the line 24 into the cylinder space formed by the bore 16 of larger diameter and the counterpressure p3 is introduced into the counterpressure chamber 20 via the line 27.

In der in F i g. 2 dargestellten Position des Stufenkolbens 17 besitzt der Regeldruck p2 seinen richtigen Wert, d. h., Regeldruck p2, Vordruck p1 und Gegendruck p3 halten den Stufenkolben im Gleichgewicht. Wird jedoch der Regeldruck p2 in der Ringkammer 10 zu niedrig, so bewegt sich der Stufenkolben 17 durch den auf die kleinere Stirnfläche 25 wirkenden Vordruck p1 von der dargestellten Position aus aufwärts, wobei die Steuerkante der Kolbenstufe 18 in den Bereich der Ringnut 28 gelangt. Dadurch tritt so lange Druckmittel unter Entspannung vom Vordruck p1 auf den Regeldruck p2 in die Ringnut 28 und damit auch in den Zylinderraum vor der größeren Stirnfläche 26 über, bis der Regeldruck seinen richtigen Wert angenommen hat und der Stufenkolben wieder in seine dargestellte Position zurückkehrt. Wenn dagegen der in der Ringkammer 10 vorhandene Regeldruck p2 auf einen zu hohen Wert ansteigt, wird umgekehrt der Stufenkolben 17 durch den auf die größere Stirnfläche 26 wirkenden Regeldruck abwärts bewegt, wobei die Steuerkante der Kolbenstufe 19 den Durchtritt in den Gegendruckraum 20 freigibt. Dadurch fließt so lange Druckmittel unter Entspannung vom Regeldruck p2 auf den Gegendruck p3 in den Gegendruckraum 20 ab, bis der Regeldruck wieder auf seinen richtigen Wert abgesunken ist und dementsprechend der Stufenkolben in seine dargestellte Position zurückkehrt. Der Wert des Regeldruckes p2 ist durch die Werte des Vordruckes p1 und des Gegendruckes p3 sowie durch das Flächenverhältnis (bzw. Durchmesserverhältnis) der Stirnflächen 25 und 26 des Stufenkolbens 17 bestimmt, und zwar nach der Gleichung Für eine gleichmäßige Druckabstufung zwischen dem Vordruck und dem Gegendruck, wie sie vorzugsweise angestrebt wird, müssen die Durchmesser d1 und d2 des Stufenkolbens so gewählt sein, daß ist. Unter dieser Voraussetzung folgt nämlich aus Gleichung (1): d. h., der Regeldruck p2 stellt sich als Mittelwert zwischen den Drücken p1 und p3 ein. Eine weitere Umstellung der Gleichung (3) ergibt: P1 - P2 - P2 - p32 (4) d. h., zwischen p1 und p2 einerseits und zwischen p2 und p3 andererseits besteht das gleiche Druckgefälle.In the in F i g. The position of the stepped piston 17 shown in FIG. 2, the control pressure p2 has its correct value, that is, control pressure p2, pre-pressure p1 and counter pressure p3 keep the stepped piston in equilibrium. If, however, the control pressure p2 in the annular chamber 10 is too low, the stepped piston 17 moves upwards from the position shown by the pre-pressure p1 acting on the smaller end face 25, with the control edge of the piston step 18 reaching the area of the annular groove 28. As a result, pressure medium passes under relief from the pre-pressure p1 to the control pressure p2 in the annular groove 28 and thus also in the cylinder space in front of the larger end face 26 until the control pressure has assumed its correct value and the stepped piston returns to its position shown. If, on the other hand, the control pressure p2 in the annular chamber 10 increases to too high a value, the stepped piston 17 is moved downwards by the control pressure acting on the larger end face 26, the control edge of the piston step 19 opening the passage into the counterpressure chamber 20. As a result, pressure medium flows under relaxation from the control pressure p2 to the counter pressure p3 in the counter pressure chamber 20 until the control pressure has fallen back to its correct value and the stepped piston accordingly returns to its position shown. The value of the control pressure p2 is determined by the values of the admission pressure p1 and the counter pressure p3 as well as by the area ratio (or diameter ratio) of the end faces 25 and 26 of the stepped piston 17 according to the equation For a uniform pressure gradation between the admission pressure and the counterpressure, as is preferred, the diameters d1 and d2 of the stepped piston must be chosen so that is. Given this assumption, it follows from equation (1): that is, the control pressure p2 is the mean value between the pressures p1 and p3. A further adjustment of equation (3) results in: P1 - P2 - P2 - p32 (4) ie, there is the same pressure gradient between p1 and p2 on the one hand and between p2 and p3 on the other hand.

Der Regeldruck p1 für die erste Ringkammer 9 richtet sich nach dem Innendruck pi im Druckbehälter 1. Dieser Regeldruck p1 braucht jedoch nicht durch einen Druckteiler erzeugt zu sein, sondern läßt sich auch in anderer Weise aus dem Innendruck pi ableiten, wie dies F i g. 1 erkennen läßt. Dort ist die erste Ringkammer 9 mit einem zweckmäßig nur teilweise mit Druckmittel gefüllten Vorratsbehälter 35 verbunden, der seinerseits über eine Leitung 34 mit dem Innendruck pi beaufschlagt ist. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn der Regeldruck p1 etwas höher eingestellt sein soll als der Innendruck pi, um mit Sicherheit ein Entweichen des Inhalts des Druckbehälters 1 zu vermeiden. Eine dafür ausreichende Erhöhung des Druckes p1 gegenüber dem Innendruck pi ergibt sich sehr einfach durch Anordnung des Vorratsbehälters 35 oberhalb des Druckbehälters 1, so daß sich der Druck p1 in der Leitung 36 aus dem Innendruck pi und dem hydrostatischen Druck der Flüssigkeitssäule im Vorratsbehälter 35 zusammensetzt. Damit bei einer solchen Anordnung aber andererseits kein Druckmittel aus der Ringkammer 9 in den Druckbehälter 1 übertreten kann, ist innerhalb der etwas größer ausgebildeten Ringkammer 9 nicht nur der zur nächstfolgenden Ringkammer 10 abdichtende Dichtungsring 4, sondern ein weiterer, zum Druckbehälter 1 abdichtender Dichtungsring 3 angeordnet.The control pressure p1 for the first annular chamber 9 depends on the Internal pressure pi in the pressure vessel 1. However, this control pressure p1 does not need through a pressure divider to be generated, but can also be used in other ways from the Derive internal pressure pi as shown in FIG. 1 shows. There is the first ring chamber 9 with a storage container 35 that is expediently only partially filled with pressure medium connected, which in turn acts on a line 34 with the internal pressure pi is. This arrangement is particularly advantageous when the control pressure p1 is somewhat higher should be set as the internal pressure pi in order to ensure that the Contents of the pressure vessel 1 to avoid. A sufficient increase in the Pressure p1 in relation to the internal pressure pi results very easily from the arrangement of the reservoir 35 above the pressure vessel 1, so that the pressure p1 in line 36 from the internal pressure pi and the hydrostatic pressure of the liquid column composed in the reservoir 35. On the other hand, with such an arrangement no pressure medium can pass from the annular chamber 9 into the pressure vessel 1 is within the somewhat larger annular chamber 9 not only the one to the next Annular chamber 10 sealing sealing ring 4, but another, to the pressure vessel 1 sealing sealing ring 3 arranged.

Die den auf die Ringkammer 9 folgenden Ringkammern 10 bis 13 zugeordneten Druckteiler A bis D sind sämtlich in der gleichen, schon an Hand von F i g. 2 beschriebenen Weise aufgebaut und zu einer Druckteilerkette zusammengeschaltet, die in F i g. 1 in der Gesamtanordnung und in F i g. 3 nochmals im Detail gezeigt ist. In dieser Druckteilerkette bildet jeder der Druckteiler A bis D seinen Regeldruck p" aus dem von der vorhergehenden Ringkammer abgenommenen Regeldruck p" - 1 als Vordruck und dem von der nächstfolgenden Ringkammer abgenommenen Regeldruck pn+l als Gegendruck. Dazu sind die den Vordruck p"-, führenden Leitungen 23 der Druckteiler von der Anschlußleitung 29 (bzw. beim ersten Druckteiler A der Anschlußleitung 36) der vorhergehenden Ringkammer abgezweigt und die den Gegendruck p"" führenden Leitungen 27 der Druckteiler mit der Anschlußleitung 29 der nächstfolgenden Ringkammer verbunden, z. B, indem sie an die Leitung 24 des folgenden Druckteilers, die die Ringnut 28 mit der Bohrung 16 verbindet, angeschlossen sind. Der letzte DruckteilerD der Druckteilerkette besitzt dabei jedoch an Stelle der Gegendruckleitung 27 eine in die freie Atmosphäre mündende Auslaßleitung 37, so daß der Gegendruck p. des letzten Druckteilers D den Wert Null hat. Mithin bewirkt die aus den Druckteilern A bis p gebildete Druckteilerkette einen Abbau des in der ersten Ringkammer herrschenden Druckes p1 in stets gleichmäßigen Abstufungen, d. h., es gilt für das Druckgefälle über den einzelnen Ringkammern 9 bis 13: Vl-P2-P_,-Ps-Ps_P4-P4-Ps-PI-Ps. (4 a) Während die in jeder Ringkammer befindlichen Dichtungsringe 4 bis 8 in hohem Maße dicht sind, lassen sich in den einzelnen Druckteilern A bis D Leckverluste nicht vermeiden. Diese Verluste sind jedoch außerordentlich gering. Sie treten als Leckvolumen im letzten Druckteiler durch die Leitung 37 ins Freie und können hier (zusammen mit dem bei zu hohem Regeldruck p" aus der letzten Ringkammer 13 abströmenden Druckmittel) in einem nicht dargestellten Sammelbehälter aufgefangen werden. Dabei ist es zweckmäßig, aus dem Sammelbehälter 35 von Zeit zu Zeit den Vorratsbehälter 35 über eine Pumpe 38 und ein Rückschlagventil 39 nachzufüllen.The pressure dividers A to D assigned to the annular chambers 10 to 13 following the annular chamber 9 are all in the same position, already with reference to FIG. 2 and interconnected to form a pressure divider chain, which is shown in FIG. 1 in the overall arrangement and in FIG. 3 is shown again in detail. In this pressure divider chain, each of the pressure dividers A to D forms its control pressure p "from the control pressure p" - 1 taken from the preceding annular chamber as a pre-pressure and the control pressure pn + 1 taken from the next annular chamber as the counterpressure. For this purpose, the lines 23 of the pressure dividers carrying the form p "are branched off from the connection line 29 (or, in the case of the first pressure divider A, the connection line 36) of the preceding annular chamber and the lines 27 of the pressure divider with the connection line 29 of the pressure divider carrying the counterpressure p"" connected to the next annular chamber, for example by being connected to the line 24 of the following pressure divider, which connects the annular groove 28 to the bore 16. The last pressure divider D of the pressure divider chain has, however, instead of the counterpressure line 27, one which opens into the open atmosphere Outlet line 37, so that the back pressure p. Of the last pressure divider D has the value zero. The pressure divider chain formed from the pressure dividers A to p thus causes the pressure p1 in the first annular chamber to be reduced in constant gradations, that is, it applies to that Pressure gradient across the individual annular chambers 9 to 13: Vl-P2-P _, - Ps-Ps_P4-P4-Ps-PI-Ps. (4 a) While the in each Ri Sealing rings 4 to 8 located in the ng chamber are to a high degree tight, leakage losses in the individual pressure dividers A to D cannot be avoided. However, these losses are extremely small. They emerge as leakage volume in the last pressure divider through the line 37 and can be collected here (together with the pressure medium flowing out of the last annular chamber 13 if the control pressure p ″ is too high) in a collecting container (not shown) 35 to refill the reservoir 35 from time to time via a pump 38 and a check valve 39.

Um aber auch bei einer unter Umständen möglichen Undichtigkeit eines der Dichtungsringe 4 bis 8 wesentliche Störungen auszuschließen, sind in die zu den einzelnen Ringkammern 9 bis 713 führenden Anschlußleitungen 29 bis 36 jeweils Drosselscheiben 40 mit enger Durchtrittsöffnung eingebaut. An Stelle der Drosselscheiben können natürlich auch Drossel> kapillaren od. dgl. vorgesehen sein.But also in the event of a possible leak in a of the sealing rings 4 to 8 to rule out significant malfunctions are in the to the individual annular chambers 9 to 713 leading connecting lines 29 to 36, respectively Throttle disks 40 built in with a narrow passage opening. Instead of the throttle discs Of course, throttle capillaries or the like can also be provided.

F i g. 4 zeigt eine alternative Anordnung zur Versorgung der (im übrigen gemäß F i g. 1 aufgebauten) Druckteilerkette. Die in F i g. 4 gezeigte Anordnung ist möglich, wenn während des Betriebes kontinuierlich eine Flüssigkeit über eine Speiseleitung 41 in den Druckbehälter 1 eingespeist wird. Von der Leitung 41 ist eine Leitung 42 abgezweigt, die dem ersten Druckteiler A sowie der ersten Ringkammer 9 Flüssigkeit mit dem Vordruck p1 zuführt. In die Leitung 41 ist, in Strömungsrichtung gesehen, hinter der Abzweigung der Leitung 42 ein Rückschlagventil 43 eingebaut. Infolge des Druckabfalles in diesem federbelasteten Rückschlagventil 43 ist der der Druckteilerkette sowie der ersten Ringkammer zugeführte Vordruck stets größer als der Innendruck pl im Druckbehälter 1. Dadurch liegen für den Betrieb der Druckteilerkette A bis D die gleichen Ausgangsbedingungen vor wie bei der Anordnung gemäß Fig.l.F i g. 4 shows an alternative arrangement for supplying the pressure divider chain (otherwise constructed according to FIG. 1). The in F i g. The arrangement shown in FIG. 4 is possible if a liquid is continuously fed into the pressure vessel 1 via a feed line 41 during operation. From the line 41 a line 42 is branched off, which supplies the first pressure divider A and the first annular chamber 9 with liquid with the admission pressure p1. In the line 41, seen in the direction of flow, a check valve 43 is installed behind the branch of the line 42. As a result of the pressure drop in this spring-loaded check valve 43, the admission pressure supplied to the pressure divider chain and the first annular chamber is always greater than the internal pressure pl in the pressure vessel 1. As a result, the same starting conditions exist for the operation of the pressure divider chain A to D as in the arrangement according to Fig.l .

Claims

Claims: 1. Device for sealing a shaft or. Spindle feedthrough from a pressure vessel with several, each arranged in separate annular chambers Sealing rings, over which the total pressure gradient in preferably even pressure gradations is distributed via freely movable stepped pistons, each annular chamber one in one Housing arranged stepped piston is assigned, d a d u r c h g e -marked, that the larger end face (26) of each stepped piston (17) by the control pressure (pn) of the respective annular chamber and its smaller end faces (25) through the higher one Form pressure (p "-1) of the preceding annular chamber and its annular differential area (44) acted upon by the lower back pressure (pn + 1) of the closest annular chamber is.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the ratio of the diameter (dl) of the piston step (18) with the smaller end face (25) for Diameter (d2) of the piston step (19) with the larger end face (26) on the Value 1: Y2-- is set.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the line (29) for the control pressure (p ") of each annular chamber to an annular groove (28) arranged in the area of the cylinder bore (15) of smaller diameter in the housing (14) of the associated stepped piston ), which in turn is connected via a line (24) to the cylinder space formed by the cylinder bore (16) of larger diameter in front of the larger piston step (19), the edge of the end face (25) of the smaller piston step (18) as the control edge serves for the ring groove.

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the one formed in the area of the annular differential surface (44) in the housing (14), a counterpressure chamber (20) connected to the line (27) for the counterpressure (p "+1) Has a larger diameter than the cylinder bore (16) of larger diameter.

5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that a further annular groove (30) is arranged in the larger piston stage (19), which has radial bores (31) and via an axial bore (32) with that of the cylinder bore (16) the larger piston stage formed cylinder space is in communication and the lower Boundary edge (33) serves as a control edge for the counterpressure chamber (20).

6. Device according to claim 1 to 5, characterized in that of the counterpressure chamber (20) des Stepped piston for the last annular chamber (13) from an outlet line (37) into the free atmosphere leads.

7. Apparatus according to claim 1 to 6, characterized in that that the control pressure (p1) for the first annular chamber (9) in a known manner is set slightly higher than the internal pressure (pi) in the pressure vessel (1). B.

contraption according to claim 7, characterized in that the pressure medium for the first annular chamber (9) and for the stepped piston assigned to the second annular chamber (10) in itself in a known manner via a connection line (36) from one above the pressure vessel (1) arranged, with the internal pressure (p;) im Pressurized pressure vessel and only partially filled with pressure medium reservoir is removed.

9. Device according to claim 8 in conjunction with claim 6, characterized in that the outlet line (37) opens into a collecting container, which via a pump (38) and a check valve (39) is connected to the storage container (35).

10. The device according to claim 7, wherein the pressure vessel via a feed line is continuously supplied with liquid, characterized in that from the feed line (41) a line (42) to the first annular chamber (9) and to the stepped piston assigned to the second annular chamber (10) and a spring-loaded check valve (43) is installed in the feed line (41) behind the branch in the direction of flow. Documents considered: German Patent No. 706180; Swiss Patent No. 285 560; U.S. Patent No. 2,244,450.