DE2704740A1

DE2704740A1 - Abdichteinrichtung fuer den wellenaustritt einer rotationsmaschine

Info

Publication number: DE2704740A1
Application number: DE19772704740
Authority: DE
Inventors: Jacky Bossens; Jean Louis Lacourieux
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1976-02-09
Filing date: 1977-02-04
Publication date: 1977-08-11
Also published as: CA1052833A; IT1076238B; FR2356064B1; SE422488B; US4087097A; AU2180677A; SE7701385L; BE850560A; NL7701118A; ES226186U; AU508502B2; CH598513A5; FR2356064A1; JPS52101349A; ES226186Y; GB1514695A

Description

DIPL-ING. R. BEETZ SEN. - DIPL-ING. K. LAMPRECHT DR.-ING. R. BEETZ JR. ■ RA DIPL-PHYS. U. HEIDRICH

OR.-ING. W. TIMPE - DIPL.-ING. J. SIEGFRIED 77 Π A 7 A Π

SteinsdorfstraBe 10 - 8000 München 22 £ / U H / H U

410-26.5OOP 4. 2. 1977

Commissariat ä !'Energie Atomique, Paris (Frankreich)

Abdichteinrichtung für den Wellenaustritt einer Rotationsmaschine

Die Erfindung betrifft eine Abdichteinrichtung für den Wellenaustritt einer Rotationsmaschine zur Herstellung einer Abdichtung zwischen einem giftigen oder gefährlichen gasförmigen Fluid von Umgebungsdruck, und der Außenluft, die gegebenenfalls mit suspendiertem Nebel eines Schmiermittels vermischt ist.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Abdichteinrichtung, die die Leckverluste eines giftigen und gefährlichen gasförmigen Fluids vermeidet, das im Gehäuse einer Rotationsmaschine nach Art eines Verdichters oder einer Pumpe enthalten ist. Diese Leckverluste treten über das erforderliche Spiel zwischen der Welle dieser Maschine und dem Gehäuse in Nähe des Austrittsbereichs dieser Welle auf, wo sie an eine geeignete Antriebseinrichtung angekuppelt ist.

Zur Herstellung einer Abdichtung dieser Art wurden bereits verschiedene Lösungen vorgeschlagen. Davon sind insbesondere 410-(B 5848.3)

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anzugeben die Verwendung von Stopfbüchsen mit eingepreßtem Dichtungsmaterial oder auch noch mechanische Berührungsdichtungen, die eine mit einem feststehenden oder sich drehenden Teil der Maschine verbundene Reibscheibe verwenden, die mit einer hierauf aufliegenden Drehpfanne zusammenarbeitet, die umgekehrt mit dem sich drehenden oder feststehenden Teil verbunden ist. Schließlich ist bereits vorgesehen worden, den Dichtungen dieser Art einen geeignet angepaßten Kreislauf eines Sperrgases hinzuzufügen, das einen höheren Druck als das im Gehäuse befindliche Fluid aufweist, und zwar in der Weise, daß die unvermeidlichen Leckverluste durch die verwendeten Stopfbüchsen oder Dichtungen geeignet von diesem Sperrgas durchspült und mit diesem in einen angebauten Rückgewinnungskreis mitgenommen werden, wobei der Durchtritt des gefährlichen Gases über die Absperrung hinaus zur Außenatmosphäre verhindert wird.

Es gibt auch eine mit den oben angegebenen Anordnungen verwandte Ausführungsform, bei der die Abdichtung unter Verwendung zweier aufeinanderfolgender mit Reibung arbeitender Dichtungen hergestellt ist, die im Abstand auf der sich drehenden Welle angeordnet sind und untereinander eine Einlaßkammer für Sperrgas begrenzen, dessen Druck geringfügig größer als derjenige des Fluids im Gehäuse, jedoch kleiner oder gleich dem Druck ist, der außerhalb der Einlaßkammer im gegenüberliegenden Bereich, insbesondere in der Außenatmosphäre, herrscht. Unter diesen bedingungen entstehen die Leckverluste an Sperrgas durch die erste Dichtung der Seite des im Gehäuse befindlichen Fluids hauptsächlich im Sinne eines Gemischs dieses Sperrgases mit dem Fluid. Es ist jedenfalls unmöglich, eine sehr geringe, aber nichtsdestoweniger tatsächliche Gegendiffusion des gefährlichen Fluids durch die erste Dichtung zu vermeiden. Das diffundierte Fluid vermischt sich dann mit dem in seiner Einlaßkamir.er befindlichen Sperrgas, wobei das Gemisch in einem Außenkreis wieder verwertet wird. Dagegen herrscht beiderseits der zweiten Dichtung ein merklich größerer Druckunterschied zwischen dem Sperrgas und der Außenatmosphäre, in der sich überdies ein Nebel aus öl oder einem Schmiermittel für die

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die sich drehende Welle tragenden Wälz- oder Gleitlager befinden kann. Die Luft und der Nebel durchqueren daher vorzugsweise die zweite Dichtung und mischen sich mit dem Sperrgas in der Einlaßkammer bevor sie ebenfalls in einem äußeren Kreis zurückgewonnen werden. Nun ist aber bei einer derartigen Ausführungsform die Gefahr nicht völlig ausgeschlossen, daß ein Bruchteil der Luft und des Öls, der nach dem Durchqueren der zweiten Dichtung in die Einlaßkammer eingedrungen ist, anschließend daran die erste Dichtung durchquert und sich mit dem gefährlichen Fluid im Gehäuse mischt, überdies kann das zurückdiffundierte Fluid seinerseits im Gegenstrom die zweite Dichtung durchqueren und sich in der Außenatmosphäre ausbreiten. Die Abdichtung der Stopfbüchse ist daher nicht völlig sicher.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Anordnung von Abdichteinrichtungen für eine sich drehende Welle in einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art, die die Nachteile der bestehenden Lösungen dadurch vermeidet, daß eine strenge Abdichtung zwischen dem gasförmigen Fluid im Gehäuse der Maschine und der Außenatmosphäre hergestellt wird dank einer besonderen Verteilung der Drücke und einer unterschiedlichen Anordnung der Dichtungen oder die Abdichtung herstellenden Sperren in der Vorrichtung. Dies ermöglicht ebenfalls die Begrenzung des Verbrauchs an Sperrgas auf einen Wert, der zur Sicherstellung der benötigten Abdichtung gerade erforderlich ist.

Dies wird bei einer Abdichteinrichtung der eingangs angegebenen Art erreicht durch eine mit trockener Reibung arbeitende erste Dichtung, die das innerhalb eines Maschinengehäuses befindliche gasförmige Fluid abtrennt, und durch eine sich an die erste Dichtung anschließende Einlaßkammer für einen gesteuerten Ausfluß eines neutralen Sperrgases, dessen Druck geringfügig über dem Druck des gasförmigen Fluids liegt, um einer Freigabe der ersten Dichtung durch das Fluid entgegenzuwirken, wobei der Unterschied der Drücke beiderseits der ersten

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Dichtung gering ist und durch einen außerhalb der Abdichteinrichtung gelegenen Regler konstant gehalten wird, wobei die Einlaßkammer gegenüber der ersten Abdichtung von einer berührungsfreien zweiten Dichtung abgeschlossen ist, die ein mit dem Maschinengehäuse verbundenes Widerlager und eine mit einer sich drehenden Welle verbundene Scheibe aufweist, wobei die zweite Dichtung über wenigstens einen Zufuhrkanal mit Sperrgas gespeist wird, dessen Druck über dem Druck der Außenatmosphäre liegt, wobei der Ausfluß der zweiten Dichtung in die Einlaßkammer zusammen mit dem Ausfluß des gasförmigen Fluids, das die erste Dichtung mit Gegendiffusion durchquert hat, in einen äußeren Rückgewinnungskreis entleert wird, während der Ausfluß des Sperrgases zur Außenseite der Einlaßkammer einem angrenzenden Raum zugeführt wird, der auf einer Seite von der zweiten Dichtung und auf der anderen Seite von einem schwimmenden Ring begrenzt wird, der im Maschinengehäuse eingebaut ist und sich mit begrenztem Spiel an einer mit der Welle verbundenen Auflagefläche auflegt, und wobei der Ring einen Druckabfall erzeugt, der einem Eindringen der Außenatmosphäre in den Raum entgegenwirkt.

Die betrachtete Vorrichtung bewerkstelligt somit beiderseits der berührungsfreien Dichtung nicht nur (und gemäß einer an sich bekannten Anordnung) zwei Abdichtungsvolumen, nämlich eine Kammer bzw. einen Raum, für den Zutritt des Ausflusses von von der Dichtung abgegebenem Sperrgas, sondern ebenfalls eine Verteilung der Drücke zwischen dem gasförmigen Fluid im Gehäuse, dem Sperrgas in den beiden Volumen und der Außenatmosphäre in der Weise, daß die Abdichtung zwischen dem Fluid und der Außenatmosphäre auf sichere und wirksame Weise erfolgt. Gemäß der Erfindung wirkt der Druck des in die berührungsfreie Dichtung eingespritzten Sperrgases einerseits gegen den Durchtritt des Ausflusses an giftigem Gas der Einlaßkammer zum Raum und andererseits gegen den Durchtritt der Luft, die sich eventuell in diesem Raum in Richtung zur Einlaßkammer befindet,

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wobei der schwimmende Ring einen ausreichenden Druckabfall erzeugt, damit der Druck im Raum über dem Druck der Außenatmosphä re liegt.

Man weiß übrigens, daß die insbesondere mit Reibung arbeitenden Dichtungen nur innerhalb eines bestimmten Druckbereichs zufriedenstellend arbeiten, wobei diese Dichtungen umso besser arbeiten, wenn der Unterschied der beiderseitigen Drücke gering, konstant und in einer Richtung wirkend ist. Die Erfindung hat insbesondere den Vorteil, dieser Forderung zu genügen, da der Druck des Sperrgases in der Einlaßkammer nach dem Durchqueren der berührungsfreien Dichtung nach Wunsch so eingestellt werden kann, daß er geringfügig über dem Druck des gasförmigen Fluids im Gehäuse ist, wobei der Unterschied zwischen diesen Drücken einstellbar und durch einen Druckregler konstant gehalten werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der den Druck in der zwischen der ersten Dichtung und der zweiten Dichtung gelegenen Einlaßkammer einstellende Regler ein über eine elastische Membran gesteuertes Ventilverschlußglied auf, wobei die Membran auf einer Seite einem Druck ausgesetzt ist, der gleich dem Druck des gasförmigen Fluids im Maschinengehäuse ist und auf der anderen Seite dem Druck des Sperrgases in der Einlaßkammer" ausgesetzt ist, vermehrt um die Differenz der beiderseits der ersten Dichtung aufrecht zu erhaltenden Drücke.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Druck in der zwischen der ersten Dichtung und der zweiten Dichtung gelegenen Einlaßkammer an der Zufuhr vom Regler geliefert und an der Entleerung Von einer Venturidüse dosiert.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 einen halben Längsschnitt der Abdichteinrichtung nach

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der Erfindung;

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t.

Fig. 2 eine Variante einer Einzelheit der Abdichteinrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines mit der Abdichteinrichtung verbundenen Druckreglers.

Gemäß Fig. 1 dient eine Welle 1 einer Rotationsmaschine nach Art eines Verdichters oder einer Pumpe insbesondere zum Antrieb eines gasförmigen giftigen oder gefährlichen Fluids. Diese Rotationsmaschine weist ein teilweise dargestelltes Gehäuse auf, das durch eine Muffe oder einen Dichtungskörper 3 verlängert ist, der seinerseits von der Welle 1 durchquert wird und die eigentliche Vorrichtung enthält, die eine dichte Trennung zwischen dem gefährlichen Gas im Innenraum des Gehäuses und der Außenatmosphäre gewährleistet. Beim betrachteten Ausführungsbeispiel ist die Achse der Welle 1 senkrecht dargestellt, wobei der in den Innenraum des Gehäuses eindringende obere Teil der Welle mit dem Rad der Pumpe oder des Verdichters verbunden ist, während das untere Ende der Welle über einen Bund 3a an einen Antriebsmotor angeschlossen ist. Das Rad und der Motor sind zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt.

Erfindungsgemäß ist am Durchtritt der Welle 1 zwischen dem Gehäuse 2 und der Muffe 3 eine erste Abdichtung durch eine mit trockener Reibung arbeitende Dichtung 4 hergestellt, die hauptsächlich einen an der Welle 1 befestigten guerverlaufenden Ring 5 und eine ebene Auflagefläche 6 aufweist, die an einer gegenüberliegenden Scheibe 7 eine Auflagepfanne bildet. Diese Scheibe 7 ist über einen Balg 8 elastisch mit einem zweiten Ring 9 verbunden, der seinerseits gegenüber der feststehenden Muffe 3 festgelegt ist. Die Dichtung 4 bewerkstelligt unter diesen Bedingungen eine Trennung zwischen einem das gefährliche Gas enthaltenden Bereich 10 im Innenraum des Gehäuses 2 und einer Kammer 11, die jenseits der Dichtung 4 innerhalb der

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Muffe 3 vorgesehen ist. Diese Kammer 11 ist einem Druck ausgesetzt, der geringfügig über dem im Bereich 10 herrschenden Druck liegt, und zwar dank dem in dieser Kammer erfolgenden Zutritt von Ausflüssen eines Hilfssperrgases, z.B. Stickstoff, das von einer berührungsfreien Dichtung 12 stammt, die ebenfalls in der Muffe 3 eingebaut ist. Diese berührungsfreie Dichtung 12 weist insbesondere ein rotationssymmetrisches Teil 13 auf, das in einem geeigneten Sitz der feststehenden Muffe 3 festgelegt ist. Dieses Teil 13 liegt einer ebenen Auflagefläche 14 eines beweglichen Widerlagers 15 gegenüber, das über einen Balg 16 mit einem mit der Welle 1 fest verbundenen Stützring 17 vereinigt ist. Der Balg 16 übt auf das Widerlager 15 eine ausreichende zum Teil 13 gerichtete Kraft aus. Die Abdichtung erfolgt an der Auflagefläche 14 durch das neutrale Hilfsgas, das unter erhöhtem Druck in die das Teil vom Widerlager trennende Grenzfläche durch einen Kanal 18 eingeführt wird, der in der Muffe 3 ausgebildet und im Teil 13 an eine Leitung 19 angeschlossen ist. Diese Leitung 19 ist an ihrem der Auflagefläche 14 benachbarten Ende mit wenigstens einer Einspritzdüse 20 versehen. Die Ausflüsse des Sperrgases, die von der Einspritzdüse 20 stammen und längs der Auflagefläche 14 entweichen, sammeln sich somit teilweise in der Kammer 11 an und halten in dieser einen Druck aufrecht , der geringfügig unter dem Druck des Einlaßgases, jedoch noch geringfügig über dem Druck liegen, der im Bereich 10 innerhalb des Gehäuses 2 herrscht. Dieser Druckunterschied wird im Betrieb im wesentlichen konstant gehalten, wobei der Durchsatz des in der Kammer 11 gesammelten Gases sich dann kontinuierlich über eine Leitung 21, die an ihrem Ende mit einer Venturidüse 22 versehen ist, aus der Kammer 11 entleert.

Auf dieselbe Weise sammeln sich die Ausflüsse des Sperrgases, das an der gegenüberliegenden Seite der Kammer 11 entweicht, in einem Raum 23, der ebenfalls innerhalb der feststehenden Muffe 3 ausgebildet ist. Dieser Raum 23 ist an einer Seite von der berührungsfreien Dichtung 12 und an der anderen Seite von einem einfachen schwimmenden Ring 24 begrenzt. Dieser

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Ring wird von einer Feder 25 gegen eine Schulter 26 eines innerhalb des Bunds 3a befestigten Teils 27 gedrückt und liegt seitlich an einem mit der Welle 1 verbundenen Kranz 28 auf. Der schwimmende Ring 24 trennt somit den Innenbereich des Raums 23 von einem Außenbereich 29, in dem für gewöhnlich die umgebende Atmosphäre herrscht, insbesondere Luft, die gegebenenfalls mit Nebel des Öls oder Schmiermittels der nicht gezeigten Lager der Rotationsmaschine beladen ist.

Die so ausgeführte Abdichteinrichtung begrenzt folglich vier aufeinanderfolgende Volumen, entsprechend dem Bereich 1O, der Kammer 11, dem Raum 23 und dem Bereich 29, in denen die Drücke der in ihnen enthaltenen Fluide erfindungsgemäß eingestellt werden zur Vermeidung jeglicher Verbindung zwischen dem giftigen Gas im Gehäuse 2 und der Außenatmosphäre. Die Verwendung einer berührungsfreien Dichtung zum Trennen der beiderseitigen Ausflüsse des Sperrgases weist insbesondere den Vorteil auf, daß hierdurch fast die gesamte Druckabweichung zwischen der Außenatmosphäre im Bereich 29 und dem giftigen Gas im Bereich 10 innerhalb des Gehäuses der Maschine aufgenommen wird. Unter diesen Bedingungen dient der im Raum 23 eingebaute schwimmende Ring 24 ausschließlich der Erzeugung eines Druckabfalls für den Ausfluß des Sperrgases in der Weise, daß der Druck in diesem Raum 23 geringfügig über dem Druck im Bereich 29 liegt. Dies vermeidet eine Rückströmung von in der Atmosphäre befindlichem Schmiermittelnebel oder von Ölspuren zur Dichtung und erzeugt stattdessen einen begrenzten Ausfluß des Sperrgases zur Atmosphäre. Da der Druck in der Kammer 11 geringfügig über dem Druck des giftigen Gases im Bereich 10 liegt, kann in derselben Weise normalerweise kein Durchtritt dieses Gases durch die trockene Dichtung 4 erfolgen mit der Ausnahme eines geringen Anteils, der durch Gegendiffusion durch die Dichtung hindurchtritt. Das in der Kammer 11 befindliche Gemisch mit dem neutralen Gas wird jedenfalls über die Leitung 21 und die Düse 22 zurückgewonnen und zu einem äußeren Extraktionskreis weitergeleitet. In jedem Fall können die Spuren des giftigen Gases die beruh-

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rungsfreie Dichtung nicht freigeben.

Die Verteilung der Strömung des Sperrgases durch die Auflagefläche 14 der berührungsfreien Dichtung 12 wird während der Konstruktion des Geräts eingestellt durch Wahl der Lage und der Innenbohrung der Düse 20 und des Speisedrucks des Gases. Selbstverständlich können andere Formen von berührungsfreien Dichtungen ebenfalls verwendet werden. In Fig. 2 ist zur Erläuterung eine solche Variante gezeigt, bei der die Dichtung eine zweite Leitung 19a enthält, über die das Sperrgas mit einem Druck geliefert werden kann, der von dem in der benachbarten Leitung 19 herrschenden Druck abweicht. Gemäß einer vorgeschlagenen Anordnung mündet diese Leitung 19a in eine Ringnut 19b, die gegenüber dem Widerlager 15 im rotationssymmetrischen Teil 13 ausgebildet ist. Gemäß dem in dieser Leitung 19a herrschenden Druck kann der berührungsfreien Dichtung Sperrgas entnommen oder hinzugefügt werden und somit die Menge des zur Kammer 11 und zum Raum 23 entweichenden Gases vermehrt oder vermindert werden. Es ist dank diesen Anordnungen möglich, in diesen Volumen Drücke zu erhalten, die dem Druck im Bereich 10 bzw. im Bereich 29 möglichst nahe kommen.

Um für eine bessere Wirksamkeit der Dichtung 4 unabhängig vom Druck im Bereich 29 über der Dichtung 4 einen begrenzten aber konstanten Druckunterschied aufrechtzuerhalten, ist die Abdichteinrichtung nach der Erfindung vorteilhaft mit einem Druckregler verbunden, der auf den in der Kammer 11 herrschenden Druck einwirkt. Hierzu ist diese Kammer über eine Leitung 30 an den Auslaß eines derartigen Reglers angeschlossen, von dem die Fig. 3 eine Ausführungsform schematisch darstellt.

Dieses Gerät weist insbesondere ein dichtes Gehäuse 31 auf, das durch eine elastische Membran 32 in zwei komplementäre Räume unterteilt ist. Diese Membran ist auf einer Seite dem Druck P^ des giftigen Gases im innerhalb des Gehäuses 2 befindlichen Bereich 10 ausgesetzt, wobei der Bereich 10 über

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eine Leitung 33 mit dem Gehäuse 31 verbunden ist, während die Membran an ihrer anderen Seite dem in der Kammer 11 herrschenden Druck P- ausgesetzt ist, wobei das Gehäuse 31 über eine Leitung 30 mit der Kammer 11 verbunden ist. Dem Gehäuse 31 ist überdies ein zweites Volumen 34 zugeordnet, das über eine Öffnung 35 mit der Hochdruckverteilung für das Sperrgas verbunden ist, das über den Kanal 18 zur berührungsfreien Dichtung 12 geleitet wird. Dieses Volumen 34 steht mit dem unter dem Druck P2 stehenden Bereich des Gehäuses 31 über eine öffnung 36 in Verbindung, die normalerweise von einem beweglichen Ventilverschlußglied 37 verschlossen ist. Dieses Ventilverschlußglied 37 gleitet um eine mit der Membran 32 fest verbundene Stange 38 und wird von einer Feder 39 auf seinen Sitz gedrückt, wobei diese Feder sich auf einem mit der Stange 38 fest verbundenen Teller 40 abstützt. Das Ventilverschlußglied 37 kann von einem mit der Stange 38 fest verbundenen Ring 41 von seinem Sitz entfernt werden, wobei die Abdichtung beim Durchtritt der Stange 38 durch das Ventilverschlußglied 37 dadurch erfolgt, daß dem Ventilverschlußglied 37 die Form eines den Teller 40 und die Feder 39 enthaltenden Gehäuses gegeben wird. Ein zweites Volumen 4 2 umgibt das Volumen 34 und ist über eine öffnung 43 mit einem Niederdrucknetz desselben Sperrgases verbunden. Dieses Volumen 42 weist mehrere Öffnungen 44 auf, die im Boden des Gehäuses 31 ausgebildet sind und eine Verbindung mit diesem ermöglichen. Diese öffnungen 44 werden normalerweise von einem zweiten kreisförmigen Ventilverschlußglied 45 verschlossen, das durch eine Feder 46 auf seinen Sitz gedrückt gehalten wird. Eine an der Stange 38 befestigte Platte 47 steuert durch ihre Verschiebung das Anheben des ringförmigen Ventilverschlußglieds 45.

Der Betrieb der mit dem oben beschriebenen Regler verbundenen Abdichteinrichtung erfolgt in der folgenden Weise: Wird der Regler über die mit dem Volumen 34 verbundene öffnung 35 mit unter hohem Druck (in der Größenordnung von 2 bis 3 Bar) stehendem Hilfssperrgas gespeist, so wird die Leitung 33 mit dem das giftige Gas im Gehäuse der Maschine enthaltenden Bereich 10 in Verbindung gesetzt. Der Regler kann ebenfalls

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über die Leitung 30 mit der Kammer 11 verbunden werden, vgl. Fig. 1. Die im Gehäuse 31 durch die Membran 32 abgegrenzten Volumen, die den im Bereich IO des Gehäuses und in der Kammer 11 herrschenden Drücken P, bzw. P₂ ausgesetzt sind, befinden sich beiderseits dieser Membran.

Wenn der Druck P, gegenüber dem Druck P2 zunimmt, verschiebt sich die Membran 32 der Zeichnung so nach unten, daß der Ring 41 eine Kraft auf das Ventilverschlußglied 37 ausübt, das normalerweise durch die Feder 39 auf seinem Sitz gehalten wird. Dieses Ventilverschlußglied 37 hebt ab, wenn die vom Unterschied der Drücke P, und P₂ auf die Membran ausgeübte Kraft größer als die Kraft ist, die sich aus der Voreinstellung der Membran 32 und der durch die Feder 39 bedingten Kraft ergibt. Das über das Volumen 34 und die öffnung

35 vom Hochdruckkreis stammende Sperrgas dringt dann in das Gehäuse 31 ein und errichtet die Druckdifferenz, wobei die Verschiebung der Membran 32 in der entgegengesetzten Richtung dem Ventilverschlußglied 37 ein erneutes Schließen der öffnung

36 und die Wiederherstellung der ursprünglichen Bedingungen ermöglicht.

Die Voreinstellung der elastischen Membran 32 und die Einstellung der Feder 39 werden folglich so ausgelegt, daß der Unterschied zwischen den Drücken P₂ und P, gleich einem bestimmten Wert ,OP ist. Dieser Unterschied Δ P wird im wesentlichen konstant und unabhängig vom Druck P, im Bereich 10 gehalten, da der Durchsatz der kontinuierlichen Strömung des Sperrgases aus dem Gehäuse 31 von der Düse 22 auf einen gegebenen Wert eingestellt ist. Dieser Strömung des Sperrgases entspricht tatsächlich eine geregelte Speisung durch Abheben des Ventilverschlußglieds von seinem Sitz. Wenn der Druckunterschied zunimmt, gelangt das Ventilverschlußglied 37 wieder auf seinen Sitz, wobei der Druck P₂ durch die Strömungswirkung des Sperrgases durch die Düse abnimmt. Wenn der Druckunterschied Δ Ρ zu gering wird, hebt dagegen das Ventilverschlußglied 37 von seinem Sitz ab, wobei das Sperrgas dem Gehäuse 31 des Reglers

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so zugeführt wird, daß es den Druck P„ anhebt und somit die Differenz d P erhöht.

Wenn aber dank den obigen Anordnungen bei Zunahme des Drucks P, der Druck P₂ dem Druck P, mit einem konstanten Unterschied ΔP folgt, ist dies bei einer schnellen Abnahme des Drucks P, nicht unbedingt derselbe. Tatsächlich ist im Sinne einer Zunahme der Druck P_ abhängig vom Durchsatz der Öffnung 35, die ohne weiteres sehr groß sein kann. Dagegen kann im Sinne einer Abnahme des Drucks P, der Druck P₂/ der mit dem durch die Düse 22 austretenden Durchsatz abnehmen muß, nicht der entsprechenden Veränderung angemessen folgen. Der betrachtete Regler ermöglicht die Vermeidung dieses Nachteils und ermöglicht ebenfalls im Sinne der Verminderung des Drucks P, eine Einwirkung auf den Druck P₂ mit einer ausreichenden Geschwindigkeit, damit der Druckunterschied Δ P konstant und gleich sich selbst gehalten wird.

Wenn tatsächlich der Druckunterschied AP zunimmt, nimmt P, ab und bewegt sich die Stange 38 des Reglers unter Zusammendrückung der Feder 39 nach oben. Unter diesen Bedingungen gelangt die Platte 37 in Anlage an das ringförmige Ventilverschlußglied 45, das normalerweise von der Feder 46 auf seinen Sitz gedrückt wird. Wenn die auf die Membran 32 ausgeübte Kraft größer als die Resultierende der Kräfte durch die Federn 39 und 46 wird, hebt das ringförmige Ventilverschlußglied 45 ab und setzt das Volumen 32 über die Öffnungen 44 mit dem Gehäuse 31 in Verbindung. Da dieses Volumen 42 über die Öffnung 43 mit einem Niederdruckkreis für das Sperrgas verbunden ist, fällt der Druck P₂ im Gehäuse 31 bis zur Wiederherstellung der Ausgangsbedingungen schnell ab, bei denen das Ventilverschlußglied 35 die Öffnungen 44 erneut schließt.

Der Auslaß des mit der unter dem Druck P₂ stehenden Kammer 11 verbundenen Druckreglers kann über die Leitung 30 zur Zufuhr in diese Kammer erfolgen. Als Variante kann diese Regelung

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in der Weise erfolgen, daß am Auslaß der Kammer stromauf der Düse 22 auf die Leitung 21 eingewirkt wird, was gegebenenfalls den Vorteil hat, die Menge des in der Vorrichtung zirkulierenden Sperrgases und folglich den Durchsatz der berührungsfreien Dichtung auf ein Minimum zu vermindern.

Gemäß einer weiteren Variante werden die Ausflüsse der berühgungsfreien Dichtung vom Regler zurückgewonnen, der in diesem Fall so betrieben wird, daß er zum Aufrechterhalten des AP auf dessen gewählten Wert den abzuziehenden Durchsatz einstellt. Es können in diesem Fall beim Korrigieren eines schnellen Abfalls dieses Λ Ρ gewisse Schwierigkeiten auftreten. Eine vorteilhafte Lösung kann dann darin bestehen, daß eine Nachstellung des Λ P durch das öffnen eines Hilfsverschlußglieds erfolgt, das eine augenbliche Zufuhr einer zusätzlichen Menge des Sperrgases ermöglicht, das an einem unter geeignetem überdruck stehenden Kreis entnommen wird. Diese Anordnung weist den Vorteil auf, daß sie nur eine ständige Speiseleitung für die berührungsfreie Dichtung benötigt, da die Regelung lediglich auf einen Bruchteil des Ausflußdurchsatzes dieser Dichtung wirkt.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebenen und dargestellten speziellen Beispiele beschränkt, sondern umfaßt alle Varianten.

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Claims

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Patentansprüche

Γΐ.'Abdichteinrichtung für den Wellenaustritt einer Rotationsmaschine zur Herstellung einer Abdichtung zwischen einem giftigen oder gefährlichen gasförmigen Fluid von gegebenem Druck und der Außenluft, die gegebenenfalls mit suspendiertem Nebel eines Schmiermittels vermischt ist, gekennzeichnet durch eine mit trockener Reibung arbeitende erste Dichtung (4), die das innerhalb eines Maschinengehäuses (2) befindliche gasförmige Fluid abtrennt, und durch eine sich an die erste Dichtung (4) anschließende Einlaßkammer (11) für einen gesteuerten Ausfluß eines neutralen Sperrgases,dessen Druck geringfügig über dem Druck des gasförmigen Fluids liegt, um einer Freigabe der ersten Dichtung (4) durch das Fluid entgegenzuwirken, wobei der Unterschied der Drücke beiderseits der ersten Dichtung (4) gering ist und durch einen außerhalb der Abdichteinrichtung gelegenen Regler konstant gehalten wird, wobei die Einlaßkammer (11) gegenüber der ersten Dichtung (4) von einer berührungsfreien zweiten Dichtung (12) abgeschlossen wird, die ein mit dem Maschinengehäuse (2) verbundenes Widerlager (3) und eine mit einer sich drehenden Welle (1) verbundene Scheibe (15) aufweist, wobei die zweite Dichtung (12) über wenigstens einen Zufuhrkanal (18) mit Sperrgas gespeist wird, dessen Druck über dem Druck der Außenatmosphäre liegt, wobei der Ausfluß der zweiten Dichtung (12) in die Einlaßkammer (11) zusammen mit dem Ausfluß des gasförmigen Fluids, das die erste Dichtung (7) mit Gegendiffusion durchquert hat, in einen äußeren Rückgewinnungskreis entleert wird, während der Ausfluß des Sperrgases zur Außenseite der Einlaßkammer (11) einem angrenzenden Raum (23) zugeführt wird, der auf einer Seite von der zweiten Dichtung (12) und auf der anderen Seite von einem schwimmenden Ring (24) begrenzt wird, der im Maschinengehäuse (2) eingebaut ist und mit begrenztem Spiel an einer mit der Welle (1)

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verbundenen Auflagefläche aufliegt, und wobei der Ring (24) einen Druckabfall erzeugt, der einem Eindringen der Außenatniosphäre in den Raum (23) entgegenwirkt.
2. Abdichteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Druck in der zwischen der ersten Dichtung (7) und der zweiten Dichtung (12) gelegenen Einlaßkammer (11) einstellende Regler ein über eine elastische Membran (32) gesteuertes Ventilverschlußglied (37) aufweist, wobei die Membran (32) auf einer Seite einem Druck (P₂) ausgesetzt ist, der gleich dem Druck des gasförmigen Fluids im Maschinengehäuse ist, und auf der anderen Seite dem Druck (P,) des Sperrgases in der Einlaßkammer (11) ausgesetzt ist, vermehrt um die Differenz der beiderseits der ersten Dichtung

(7) aufrecht zu erhaltenden Drücke.
3. Abdichteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck (P₂) in der zwischen der ersten Dichtung

(7) und der zweiten Dichtung (12) gelegenen Einlaßkammer (11) an der Zufuhr (3) vom Regler geliefert und an der Entleerung (21) von einer Venturidüse (22) dosiert wird.
4. Abdichteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler ein Gehäuse (31) aufweist, das von einer elastischen dichten Membran (32) in zwei Räume unterteilt wird, von denen der eine vom Druck (P₁) des gasförmigen Fluids beaufschlagt wird, während der andere mit der Einlaßkammer (11) in Verbindung steht, wobei der zweite Raum über eine von einem beweglichen Ventilverschlußglied (47) verschlossene Öffnung mit einem Speisekreis für Sperrgas in Verbindung steht, dessen Druck um die Druckdifferenz vermehrt über dem Druck des gasförmigen Fluids liegt, wobei das Verschlußglied (47) so mit der Membran (32) verbunden ist, daß der zweite Raum mit dem Speisekreis für Sperrgas in Verbindung gesetzt wird, wenn die Membran (32) in Abhängigkeit von der Richtung und der Größe des Druckunter-

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schieds zwischen den beiden Räumen um einen gegebenen Betrag verschoben wird.
5. Abdichteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Raum des Reglers über ein ebenfalls mit der Membran (32) verbundenes zweites Ventilverschlußglied (37) mit einem Niederdrucknetz für Sperrgas in Verbindung steht.

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