DE2258959C3 - Vorrichtung zur hermetischen Abdichtung einer Antriebswelle in verschlossenen Behältern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur hermetischen Abdichtung einer Antriebswelle in verschlossenen Behältern der im Oberbegriff des Patentan- so Spruchs beschriebenen Art. In derartigen Behältern werden technologische Prozesse unter Überdruck und bei hermetischer Abdichtung bzw. Keimfreiheit durchgeführt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann z. B. in der mikrobiologischen Industrie, der chemischen Indusirie und der Lebensmittelindustrie, ζ. Β bei Fermentern, angewendet werden.

Die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebene Vorrichtung ist aus Woskressenski, P. I.. Technika laboratornych rabot (Technik der Laboruntersuchun- <>o gen), fünfte Auflage. Moskau. Gossudarstwennoje nautschno-techniischeskojc isdatelstwo chimitscheskoj literature 1%2, S. 307. Abb. 301. und aus der GB-PS 32 I 75 bekannt.

Bleibt bei der bekannten Vorrichtung der Druck im ds \erschlossenen Behälter gleich dem Umgebungsdruck. so wird die abdichtende Flüssigkeil nicht aus der ringförmigen Wanne verdriingi. Die Glockenkante taucht in die abdichtende Flüssigkeit, wahrend der Innenraum des Behälters bei rotierender Antriebswelle dicht bleibt.

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.

Aus der DT-PS 5 71520 is! ferner eine Üurehführungsdichtung 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, sie hat jedoch den Nachteil, daß sie bereits auf geringe Gasströmungen im System anspricht, wodurch der Druckausgleich gestört und folglich die Flüssigkeit aus dem Dichtungsbereich verdrangt wird.

Aus der DT-PS 9 15 167 Ist c weiter bekannt, eine Dichtungskammer mit einem Sperrgas zu versehen, das über einen mit der Druckkammer verbundenen Druckübertrager geregelt wird. Nachteilig ist jedoch an dieser Anordnung zum einen, daß das Sperrgas durch die Stopfbuchse in die Arbeitskammer eindringen kann; zum anderen hat der Drucküber,rager einen niedrigen Verstärkungsfaktor, wodurch die Sicherheil der hermetischen Abdichtung verschlechtert und die Genauigkeit bei der Aufrechterhaltung des Druckes vermindert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur hermetischen Abdichtung einer Antriebswelle in verschlossenen Behältern zu schaffen, durch die die Betriebssicherheit des hydraulischen Verschlusses unter Überdruck in dem verschlossenen Behalter gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I beschriebenen Maßnahmen gelöst.

Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestaltet im Gegensatz zu bekannten ähnlichen Vorrichtungen starke Überdruckschwankungen ohne Störung der Dichtheit und der Keimfreiheit sowie ohne Begrenzung der Antriebsleistung der Antriebswelle. Die Vorrichtung kann bei verschlossenen Behältern 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.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Allsführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. I eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur hermetischen Abdichtung der Antriebswelle eines verschlossenen Behälters und

F 1 g. 2 eine Vorrichtung zur hermetischen Abdichlung der Antriebswelle eines verschlossenen Behälters mit einem am Behälter montierten Druckübertrager.

Die Vorrichtung zur hermetischen Abdichtung der Antriebswelle eines ve^rschlossenen Behälters stellt einen hydraulischen Verschluß dar, der eine auf einem Behälter I 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. cie den Boden der ringförmigen

Wanne nicht erreicht.

Dabei bilden sich /wci gasgefüllt Hohlräume, nämlich ein innerer Hohlraum 6 und ein äußerer Hohlraum 7. die durch die abdichtende Flüssigkeit 3 voneinander abgetrennt sind.

Der innere gusgefüllte Hohlraum 6 ist mit dem gasgefüllten Hohlraum des verschlossenen Behälters 1 verbunden.

Der äußere gasgefüllte Hohlraum 7 ist nicht hermetisch abgedichtet. Die Dichtung 8 soll lediglich verhindern, daß das Schmiermittel aus der Lagereinheii 9 in die abdichtende Flüssigkeit 3 gelangt.

Der gasgefüllt^.· Hohlraum des Behälters 1 sowie der äußere gasgefülhe Hohlraum 7 des hydraulischen Verschlusses sind mittels Rohren mit einem Druckübertrager 10 verbunden.

Für den Druckübertrager 10 kann eine beliebige bekannte Bauform gewählt werden. In; vorliegenden Fall ist das Gehäuse des Druckübertragers iO 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.

Der gasgefülhe Hohlraum des Behälters 1 ist mit der Kammer 12 und der äußere gasgefülite Hohlraum 7 des hydraulischen Verschlusses mit der Düsenkammer 13 des Druckübertragers 10 verbunden.

Zwischen der Düse 14 und der Membran U ί,Λ ein Spalt :i vorgesehen.

Damit die Vorrichtung nicht nur dicht sondern auch keimfrei ist, kann die abdichtende Flüssigkeit antiseptisch sein.

Zur Verminderung der Stauzonen in der Vorrichtung, was insbesondere bei biochemischen Vorgängen im Behälter 1 wichtig ist, z. B. bei Züchtung von Kleinstlebcwesen. 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 Druckübertrager 24 eine Membran 25. die einen Teil der Wandung de*. Behälters 1 darstellt und dem Inneren dieses Behälters zugewandt ist. Bei dieser An der Montage verfügt der Druckübertrager 24 lediglich über eine Düsenkammc, 26 mit einer Düse 27, die mit der Atmosphäre verbunden ist. An Stelle der zweiten Kammer des Druckübcriragers 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.

Die Vorrichtung zur hermetischen Abdichtung der Antriebswelle in verschlösse.>en Behältern wirkt wie folgt:

Der Druck des Gases innerhalb des inneren gasgefüllten Hohlraumes 6 ( F i g. 1) wird zur Kammer

12 des Druckübertragers 10 übertragen. Hierbei biegt sich die Membran 11 durch und wird dadurch gegen die Düse 14 gedrückt. Gleichzeitig wird der Düsenkammer

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 zu übersteigen beginnt. In diesem Augenblick hebt sich die Membran 11 und die überschüssige Lufimenge tritt über die Düse 14 aus der Düsenkammer 13 in die Atmosphäre aus. bis der Druck in den Kammern 12 und 13 gleich wird.

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.

Bei Druckerhöhung in der Kammer 12. als Folge der Druckerhöhung im Behälter 1. biegt sich die Membran U durch. Hierbei wird die Weite des Spaltes .·) kleiner und somit erhöht sich der Druck in der Düsenkammer 13 sowie in dem äußeren gasgefüllten Hohlraum 7 des hydraulischen Verschlusses.

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 Lagereinheit 9 in den hydraulischen Verschluß gelangt.

In Fermentern bewirkt man einen keimfreien Arbeitsablauf durch ein antiseptisches Verhalten der abdichtenden Flüssigkeit sowie durch eine zuvor vorgenommene Sterilisierung der Kammer 12 des Druckübertragers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche·

   I. Vorrichtung /ur hermetischen Abdichtung einer Antriebswelle in verschlossenen Behältern. /. B. in Fermentern, die vertikal durch eine Öffnung in der oberen Wand des mit einer Flüssigkeit und einem unter Druck stehenden Gas gefüllten Behalters eingeführt ist. wobei die Vorrichtung eine auf dem Behälter /ur Durchführung der Welle befestigte, die ι ο nach oben gerichtete Öffnung umschließende geschlossene ringförmige Wanne mit abdichtender Flüssigkeit bildet, in die teilweise eine auf der Antriebswelle hermetisch befestigte Glocke eintaucht, die den Boden der ringförmigen Wanne nicht -5 erreicht, so daß sich zwei gasgefüllt Hohlräume bilden, nämlich ein innerer Hohlraum, der mit dem Gashohlraum des Behälters verbunden und durch die Glocke mit der Welle, die innere Wandfläche des Behältergehauses und die Oberfläche der Flüssigkeit im Behälter begrenzt ist. und ein äußerer Hohlraum, der durch die Außenwand der ringförmigen Wanne und die Glocke begrenzt ist. wobei die beiden Hohlräume durch die Schicht der abdichtenden Flüssigkeit voneinander getrennt sind, ge kennzeichne! durch einen den Druck zwischen den gasgefüllten Hohlräumen ausgleichenden Druckübertrager (10). der aus einer blind endenden, mit dem Hohlraum des Behälters (I) verbundenen Kammer (12) einer Trennmembran (II). einer Düsenkammer (13). du. unmittelbar mit dem äußeren gasgefüllten Hohlraum des hydraulischen Verschlusses und über eine Drossel (15) mit der Druckluftquelle verbunden ist. und einer mit der Atmosphäre verbundenen Düse(14) besieht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Druckübenrager (24) auf dem Behälter (1) derart montiert ist. daß die Membran (15) des Druckübertragers (24) einen Teil der Wandung des Behälters bildet, während die blind endende Kammer des Druckübertragers unmittelbar in den gasgefüllten Hohlraum des Behälters mündet.