DE2258959B2

DE2258959B2 - Device for hermetically sealing a drive shaft in closed containers

Info

Publication number: DE2258959B2
Application number: DE19722258959
Authority: DE
Inventors: Nikolaj Alexandrowitsch Makarow; Anatolij Iwanowitsch Skiba; Boris Iwanowitsch Smolin
Original assignee: SPEZIALNOJE KONSTRUKTORSKOJE BJURO BIOLOGITSCHESKOWO PRIBOROSTROJENIJA AKADEMII NAUK PUSCHTSCHINO MOSKOWSKOJ OBLASTI (SOWJETUNION)
Current assignee: SPEZIALNOJE KONSTRUKTORSKOJE BJURO BIOLOGITSCHESKOWO PRIBOROSTROJENIJA AKADEMII NAUK PUSCHTSCHINO MOSKOWSKOJ OBLASTI (SOWJETUNION)
Priority date: 1971-12-03
Filing date: 1972-12-01
Publication date: 1975-10-02
Also published as: SE386245B; FR2178540A5; SU369801A1; CH547972A; GB1366258A; DE2258959A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur hermetischen Abdichtung einer Antriebswelle in verschlossenen Behältern der im Oberbegriff des Patentanspruchs beschriebenen Art. In derartigen Behältern werden technologische Prozesse unter Überdruck und bei hermetischer Abdichtung bzw. Keimfreiheit durchgeführt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann z. B. in de; mikrobiologischen Industrie, der chemischen Industrie und der Lebensmittelindustrie, z. B. bei Fermentern, angewendet werden.The invention relates to a device for hermetically sealing a drive shaft in closed Containers of the type described in the preamble of the claim. In such containers Technological processes are carried out under overpressure and with hermetic sealing or sterility. The device according to the invention can, for. B. in de; microbiological industry, the chemical Industry and the food industry, e.g. B. in fermenters, are used.

Die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebene Vorrichtung ist aus Woskressenski, P. I.. Technika laboralornych rabot (Technik der Laboruntersuchungen), fünfte Auflage. Moskau, Gossudarstwennoje nautschno-technitscheskoje isdatelstwo chimitschcskoj literatury. 1962. S. 307. Abb. 301. und aus der GB-PS 32 175 bekannt.The device described in the preamble of claim 1 is from Woskressenski, P. I. Technika laboralornych rabot (Technique of Laboratory Research), fifth edition. Moscow, Gossudarstvennoje nautschno-technicheskoje isdatelstvo chimitschcskoj literature. 1962. p. 307. Fig. 301. and from GB-PS 32 175 known.

Bleibt bei der bekannten Vorrichtung der Druck im verschlossenen Behälter gleich dem Umgebungsdruck, so wird die abdichtende Flüssigkeit nicht aus der ringförmigen Wanne verdrängt. Die Glockenkante taucht in die abdichtende Flüssigkeit, während der Innenraum des Behälters bei lotierender AntriebswelleIf, in the known device, the pressure in the closed container remains the same as the ambient pressure, so the sealing liquid is not displaced from the annular trough. The edge of the bell immersed in the sealing liquid, while the interior of the container with floating drive shaft

dicht bleibt.remains tight.

Die bekannte Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß bei erhöhtem Druck innerhalb des Behälters die abdichtende Flüssigkeit aus der ringförmigen Wanne verdrängt wird, wodurch die Abdichtung des Behälters gestört wird.However, the known device has the disadvantage that at increased pressure within the container, the sealing liquid from the annular trough is displaced, whereby the sealing of the container is disturbed.

Aus der DTPS 5 71520 ist ferner eine Durchführungsdichiung für Kabel bekannt, bei der zwei Hohlräume innerhalb und außerhalb einer Glocke druckmäßig miteinander verbunden, jedoch durch eine Membran voneinander getrennt sind. Bei einer solchen Dichtung wird die Verdrängung der Sperrflüssigkeit aus der Wanne verhindert, sje hat jedoch den Nachteil, daß sie bereits auf geringe Gasströmungen im System anspricht, wodurch der Druckausgleich gestört und folglich die Flüssigkeit aus dem Dichtungsbereich verdrängt wird.There is also a bushing seal from DTPS 5 71520 known for cables in which two cavities inside and outside a bell connected to one another in terms of pressure, but separated from one another by a membrane. With such a Seal prevents the sealing liquid from being displaced from the tub, but it has the disadvantage that it already responds to low gas flows in the system, which disrupts the pressure equalization and consequently the liquid is displaced from the sealing area.

Aus der DTPS 9 15 167 ist es weiter bekannt, eine Dichtungskammer mit einem Sperrgas /u versehen, das übei einen mit der Druckkammer verbundenen Druckübertrager geregelt wird. Nachteilig ist jedoch an dieser Anordnung /um einen, daß das Sperrgas durch die Stopfbuchse in die Arbeitskammer eindringen kann: zum anderen hat der üruckübertrager einen niedrigen Verstärkungsfaktor, wodurch die Sicherheit der hermetischen Abdichtung verschlechtert und die Genauigkeit bei der Aufrechterhaltung des Druckes vermindert werden.From DTPS 9 15 167 it is also known a Sealing chamber provided with a sealing gas / u, which is connected to the pressure chamber via a Pressure transmitter is regulated. The disadvantage of this arrangement, however, is that the sealing gas passes through the stuffing box can penetrate into the working chamber: on the other hand, the pressure transmitter has a low pressure Gain factor, which deteriorates the security of the hermetic seal and the accuracy be reduced while maintaining the pressure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur hermetischen Abdichtung einer Antriebswelle in verschlossenen Behältern ?u schaffen, durch die die Betriebssicherheit des hydraulischen Verschlusses unter Überdruck in dem verschlossenen Behälter gewährleistet wird.The invention is based on the object of a Device for hermetically sealing a drive shaft in closed containers? U create, through which the operational safety of the hydraulic lock under overpressure in the locked Container is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst.According to the invention, this object is described by what is described in the characterizing part of claim 1 Measures resolved.

Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 2.A preferred development of the device according to the invention is the subject matter of claim 2.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet im Gegensat/ zu bekannten ähnlichen Vorrichtungen starke Überdruckschwankungen ohne Störung der Dichtheit und der Keiinfreiheit sowie ohne Begrenzung der Antriebsleistung der Antriebswelle. Die Vorrichtung kann bei verschlossenen Behalten mit einem Volumen von einigen Litern bis zu hunderten von Kubikmetern verwendet werden. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird die Sicherheit des Bedienungspersonals erhöht. Sie ist ferner konstruktiv einfach und betriebssicher.The device according to the invention allows in contrast / to known similar devices strong overpressure fluctuations without disturbance of the tightness and freedom from keiin and without limitation the drive power of the drive shaft. The device can with a closed container with a Volumes from a few liters to hundreds of cubic meters can be used. By the invention Device, the safety of the operating personnel is increased. It is also structurally simple and operationally reliable.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail using the exemplary embodiments shown in the drawing. It shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur hermetischen Abdichtung der Antriebswelle eines verschlossenen Behälters undFig. 1 is a schematic representation of a device for hermetically sealing the drive shaft a sealed container and

Fig. 2 eine Vorrichtung zur hermetischen Abdichtung der Antriebswelle eines verschlossenen Behälters mit einem am Behälter montierten Druckübertrager.2 shows a device for hermetically sealing the drive shaft of a closed container with a pressure transmitter mounted on the tank.

Die Vorrichtung zur hermetischen Abdichtung der Antriebswelle eines verschlossenen Behälters stellt einen hydraulischen Verschluß dar, der eine auf einem Behälter 1 befestigte und mit abdichtender Flüssigkeit 3 gefüllte ringförmige Wanne 2 enthält. In die Flüssigkeit 3 taucht teilweise eine an einer Antriebswelle 5 dicht befestigte Glocke 4, die den Boden der ringförmigenThe device for hermetically sealing the drive shaft of a closed container provides represents a hydraulic lock, the one on one Container 1 fixed and filled with sealing liquid 3 annular trough 2 contains. Into the liquid 3 partially immersed a bell 4, which is tightly fastened to a drive shaft 5 and which forms the bottom of the annular

Wanne nichl erreicht.Tub not reached.

Dabei bilden sich zwei gasgefüllte Hohlräume, nämlich ein innerer Hohlraum 6 u>id ein äußerer Hohlraum 7. die durch die abdickende Flüssigkeit 3 voneinander abgetrennt sindThis creates two gas-filled cavities, namely an inner cavity 6 and an outer cavity 7, which is formed by the thickening liquid 3 are separated from each other

Der innere gasgefüllie Hohlraum 6 ist mit dem gasgefüllten Hohlraum des verschlossenen Behälters 1 verbunden.The inner gas-filled cavity 6 is connected to the gas-filled cavity of the sealed container 1 tied together.

Der äußere gasgefüllte Hohlraum 7 ist nicht hermetisch abgedichtet. Die Dichtung 8 soll lediglich verhindern, daß das Schmiermittel aus der Lagereinheit 9 in die abdichtende Flüssigkeit 3 gelangt.The outer gas-filled cavity 7 is not hermetically sealed. The seal 8 should only prevent the lubricant from entering the sealing liquid 3 from the bearing unit 9.

Der gasgefüllte Hohlraum des Behälters 1 sowie der äußere gasgefüllte Hohlraum 7 des hydraulischen Verschlusses sind mittels Rohren mit einem Drucküber-'ragcr 10 verbunden.The gas-filled cavity of the container 1 and the outer gas-filled cavity 7 of the hydraulic Closure are connected to a pressure transfer device 10 by means of pipes.

Für den Druckübertrager 10 kann eine beliebige bekannte Bauform gewählt werden. Im vorliegenden Fall ist das Gehäuse des Druckübertragers 10 durch eine Membran 11 in zwei Kammern, d. h. in eine Kammer 12 und eine Düsenkammer 13 mit einer mit der Atmosphäre verbundenen Düse 14 unterteilt. Der Düsenkammer 13 wird Preßluft zugeführt, deren Druck mittels einer Drossel 15 konstant gehalten wird. Any known design can be selected for the pressure transmitter 10. In the present case, the housing of the pressure transmitter 10 is divided by a membrane 11 into two chambers, ie into a chamber 12 and a nozzle chamber 13 with a nozzle 14 connected to the atmosphere. The nozzle chamber 13 is supplied with compressed air, the pressure of which is kept constant by means of a throttle 15.

Der gasgefüllte Hohlraum des Behälters 1 ist mit der Kammer 12 und der äußere gasgefüllte Hohlraum 7 des hydraulischen Verschlusses mit der Düsenkammer 13 des Druckübertragers 10 verbunden.The gas-filled cavity of the container 1 is connected to the chamber 12 and the outer gas-filled cavity 7 of the hydraulic closure connected to the nozzle chamber 13 of the pressure transmitter 10.

Zwischen der Düse 14 und der Membran Il ist ein Spalt a vorgesehen. A gap a is provided between the nozzle 14 and the membrane II.

Damit die Vorrichtung nicht nur dicht sondern auch keimfrei ist. kann die abdichtende Flüssigkeit antiseptisch sein.So that the device is not only tight but also sterile. the sealing liquid can be antiseptic be.

Zur Verminderung der Stauzonen in der Vorrichtung, was insbesondere bei biochemischen Vorgängen im Behälter 1 wichtig ist, z. B. bei Züchtung von Kleinstlcbewesen. sowie zur Erhöhung der Ansprechgenauigkeit und geschwindigkeit des Druckübertragers kann dieser direkt auf dem Behälter 1 montiert werden (Fig. 2). In diesem Falle enthält der Druckübertragcr 24 eine Membran 25, die 'einen Teil der Wandung des Behälters 1 darstellt und dem Inneren dieses Behälters /ugewandt ist. Bei dieser Art der Montage verfügt der Druckübertragcr 24 lediglich über eine Düsenkainmcr 26 mit einer Düse 27, die mit der Atmosphäre verbunden ist. An Stelle der zweiten Kammer des Druckübertragers 24 wird der gasgefüllte Hohlraum des Behälters 1 eingesetzt. Die Düsenkammer 26 des Druckübertragers 24 ist mit dem äußeren gasgefüllten Hohlraum 7 des hydraulischen Verschlusses mittels einer Rohrleitung 28 verbunden.To reduce the accumulation zones in the device, which is particularly important in the case of biochemical processes Container 1 is important, e.g. B. in the breeding of microorganisms. as well as to increase the response accuracy and speed of the pressure transmitter, it can be mounted directly on the container 1 (Fig. 2). In this case the pressure transmitter contains 24 a membrane 25, which 'represents part of the wall of the container 1 and the interior of this container / is turned. In this type of assembly, the pressure transmitter 24 only has a nozzle chamber 26 with a nozzle 27 which is connected to the atmosphere. Instead of the second chamber of the pressure transmitter 24, the gas-filled cavity of the container 1 is used. The nozzle chamber 26 of the pressure transmitter 24 is connected to the outer gas-filled cavity 7 of the hydraulic closure by means of a pipeline 28 tied together.

Die Vorrichtung zur hermetischen Abdichtung der Antriebswelle in verschlossenen Behältern wirkt wie folgt:The device for hermetically sealing the drive shaft in closed containers acts like follows:

Der Druck des Gases innerhalb des inneren gasgefüllten Hohlraumes 6 ( F i g. 1) wird zur KammerThe pressure of the gas within the inner gas-filled cavity 6 (FIG. 1) becomes the chamber

12 des Druckübertragers 10 übertragen. Hierbei biegt sich die Membran U durch und wird dadurch gegen die Düse 14 gedrückt. Gleichzeitig wird der Düsenkammer12 of the pressure transmitter 10 transmitted. Here, the membrane U bends and is thereby against the Nozzle 14 pressed. At the same time the nozzle chamber

13 des Druckübertragers 10 Luft zugeführt, deren Druck durch das Drosselventil 15 konstant gehalten wird. Dabei gelangt die Luft ebenfalls in die den äußeren gasgefüllten Hohlraum 7 mit der Düsenkammer 13 verbindende Rohrleitung. Der Luftdruck in der Düsenkammer 13 und im äußeren gasgefüllten Hohlraum 7 erhöht sich wegen des Lufteintritts über das Drosselventil 15 allmählich, bis der Druck in der Düsenkammer 13 den Druck in der Kammer 12 /u übersteigen beginnt.13 of the pressure transmitter 10 is supplied with air, the pressure of which is kept constant by the throttle valve 15. In doing so, the air also reaches the outer gas-filled cavity 7 with the nozzle chamber 13 connecting pipeline. The air pressure in the nozzle chamber 13 and in the outer gas-filled cavity 7 increases gradually due to the entry of air via the throttle valve 15 until the pressure in the nozzle chamber 13 begins to exceed the pressure in chamber 12 / u.

In diesem Augenblick hebt sich die Membran 11 und die überschüssige Luftmengc tritt über die Düse 14 aus der Düsenkammer 13 in die Atmosphäre aus. bis der Druck in den Kammern 12 und 13 gleich wird.At this moment, the membrane 11 and the lifts Excess amount of air escapes through the nozzle 14 from the nozzle chamber 13 into the atmosphere. until the pressure in chambers 12 and 13 becomes the same.

Bei einer vorgegebenen Durchgangsöffnung des Drosselventils 15 und Druckgröße der Luft, die der Vorrichtung zugeführt wird, ist der Spalt a zwischen der Membran 11 und der Düse 14 so weit, daß er die ganze überschüssige Luftmenge in die Atmosphäre ausläßt.With a given passage opening of the throttle valve 15 and the pressure level of the air which is supplied to the device, the gap a between the membrane 11 and the nozzle 14 is so wide that it discharges the entire excess amount of air into the atmosphere.

Bei Druckerhöhung in der Kammer 12. als Folge der Druckerhöhung im Behälter 1, biegt sich die Membran 11 durch. Hierbei wird die Weite des Spaltes a kleiner und somit erhöht sich der Druck in der Düsenkammer 13 sowie in dem äußeren gasgefüllten Hohlraum 7 des hydraulischen Verschlusses.When the pressure increases in the chamber 12. as a result of the If the pressure in the container 1 increases, the membrane 11 bends. Here, the width of the gap a becomes smaller and thus the pressure in the nozzle chamber 13 and in the outer gas-filled cavity 7 of the increases hydraulic lock.

Somit wird der Druck über dem Flüssigkeitsstand in der ringförmigen Wanne 2 dem in den gasgefüllten Hohlräumen 6 und 7 gleich und die abdichtende Flüssigkeit 3 wird nicht mehr aus der ringförmigen Wanne 2 verdrängt. Die aus dem äußeren gasgefüllten Hohlraum 7 über die nicht hermetische Abdichtung 8 ausströmende Luft verhindert, daß das Schmiermittel aus der Lagercinheit 9 in den hydraulischen Verschluß gelangt.Thus, the pressure above the liquid level in the annular trough 2 becomes that in the gas-filled one Cavities 6 and 7 are the same and the sealing liquid 3 is no longer from the annular Tub 2 displaced. The out of the outer gas-filled cavity 7 via the non-hermetic seal 8 escaping air prevents the lubricant from the bearing unit 9 from entering the hydraulic lock got.

In Fermentern bewirkt man einen keimfreien Arbeitsablauf durch ein antiseptisches Verhalten der abdichtenden Flüssigkeil sowie durch eine zuvor vorgenommene Sterilisierung der Kammer 12 des Druckübertragers.In fermenters, an aseptic workflow is achieved through the antiseptic behavior of the sealing liquid wedge and by a previously performed sterilization of the chamber 12 of the Pressure transmitter.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for hermetically sealing a drive shaft in closed containers. /- Am Fermenters that pass vertically through an opening in the top wall of the with a liquid and a pressurized gas-filled container is introduced. wherein the device is one on the Fixed container for carrying out the shaft, enclosing the upwardly directed opening closed annular trough with sealing liquid forms, in which partially one on the Drive shaft immersed hermetically fixed bell that does not reach the bottom of the annular trough reached, so that two gas-filled cavities are formed, namely an inner cavity that with the Gas cavity of the container connected and through the bell with the shaft, the inner wall surface of the Container housing and the surface of the liquid in the container is limited. and an outer cavity, which is bounded by the outer wall of the annular trough and the bell. being the two Cavities are separated from one another by the layer of sealing liquid, characterized by a pressure transmitter that balances the pressure between the gas-filled cavities (JO). that of a blind ending, connected to the cavity of the container (1) Chamber (12) of a separating membrane (11). a nozzle chamber (13), which is directly connected to the outer gas-filled cavity of the hydraulic closure and via a throttle (15) to the compressed air source connected is. and a nozzle (14) connected to the atmosphere.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the pressure transmitter (24) is mounted on the container (1) in such a way that the membrane (15) of the pressure transmitter (24) forms part of the wall of the container, while the blind The chamber of the pressure transmitter ends directly in the hollow space of the container which is filled with gas flows out.