DE2906826C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine abdichtende Durchführung für einen durch eine Wand eines Gehäuses geführten, um eine vertikale Achse rotierbaren Körper, versehen mit einer mit der Wand verbundenen Buchse und einer durch diese konzentrisch verlaufenden Welle des rotierbaren Körpers, sowie mit einer oben fest mit der Welle verbundenen Buchse, die konzentrisch in die mit der Wand verbundene Buchse einragt, wobei die Verbindung zwischen dem oberen Ende der mit der Welle verbundenen Buchse und der Welle für Flüssigkeit und Gas undurchlässig ist, während die mit der Welle verbundene Buchse und die mit der Wand verbundene Buchse solche Abmessungen haben, daß zwischen beiden Buchsen ein enger Spalt besteht, sowie mit Mitteln, beim Rotieren des Körpers im engen Spalt eine abdichtende Flüssigkeit bis zu einem gewünschten Niveau unter Druck aufrechterhalten.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der niederländischen Patent­ anmeldung 70 17 502 bekannt und wird darin insbesondere anhand von Fig. 3 beschrieben. Es handelt sich darin um eine Abdichtung gegen Wasserstoffgas einer Rührwerkwelle in einem Hydrierungsgefäß.

Abdichtende Duchführungen können bei einer Vielzahl von Vorrichtungen an­ gewandt werden. Eine geeignete Anwendung ist beispielsweise bei der Pumpe, die im Natriumkreis eines natriumgekühlten Schnellbrüters verwendet wird. Sobald die Pumpenwelle rotiert, wird in bekannter Weise, z. B. mit Hilfe von auf der Welle vorhandenen Schraubenwindungen, Abdichtungsflüssigkeit, die sich in einer Richtung aus der Durchführung bewegt, in deren Inneres zurückgedrängt. Beim Stillstand der Welle jedoch besteht die Gefahr, daß Abdichtungsflüssigkeit aus der Durchführung leckt. Vor allem bei einer Natriumpumpe, in deren Gehäuse sich unter einer Decke eines Inertgases mit einem höheren Druck als der Um­ gebungsdruck Natrium befindet, hat die Abdichtungsflüssigkeit die Neigung, beim Stillstand der Welle aufwärts aus der Durchführung und demzufolge aus dem Pumpengehäuse auszutreten, worauf das Inertgas der Gasteile entweichen könnte. Selbstverständlich ist das Freiwerden eines solchen Gases in die Um­ gebung schon ungewünscht, aber ungewünschter ist dies noch, wenn es sich um den Primärkreis des Natriumsystems eines Kernreaktors handelt. Das Gas in einem solchen Kreis kann ja radioaktiv sein.

Die Erfindung verfolgt den Zweck, eine abdichtende Durchführung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die mit Mitteln versehen ist, die sicherstellen, daß beim Stillstand absolut keine Abdichtungsflüssigkeit aus dem Gehäuse aus­ tritt. Dieser Zweck wird erfindungsgemäß mit einer Durchführung erreicht, bei der die Buchsen und die Gehäusewand so ausgebildet sind, daß der enge Spalt nahe dem oberen Ende in einen Raum mündet, in dem ein bewegliches Abdichtungs­ organ angeordnet ist, während über dem Raum ein zweiter enger Spalt zwischen der mit der Welle verbundenen Buchse und der Gehäusewand besteht, welcher Spalt durch das bewegliche Abdichtungsorgan abgeschlossen werden kann.

Die abdichtende Durchführung nach der Erfindung umfaßt nahe dem oberen Ende des Spaltes zwischen dem festen und dem rotierenden Teil eine ringförmige Kammer, die einem Abdichtungsorgan, das normalerweise auch ringförmig sein wird, Platz bietet. Beim Stillstand der Vorrichtung (z. B. Pumpe), zu der die Durch­ führung gehört, wird die abdichtende Flüssigkeit im Spalt hochgedrückt werden, wenn in der Vorrichtung ein Überdruck herrscht und wird die Flüssigkeit beim Betreten der ringförmigen Kammer das Abdichtungsorgan hochdrücken, so daß dieses den Spalt zwischen dem festen und dem rotierenden Teil über der ring­ förmigen Kammer abschließt.

Bei einer passenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchführung besteht das Abdichtungsorgan aus einem innen hohl ausgebildeten Schwimmer­ körper mit einem darauf befestigten Abdichtungsring, welcher Ring dem zweiten engen Spalt gerade gegenüber angeordnet ist. Vorzugsweise ist dabei der Schwimmerkörper des Abdichtungsorgans unten offen. Bei einer solchen Ausbildung bleibt der Druck an der Innen- und Außenseite der Schwimmerwand gleich, so daß die Schwimmerwand äußerst leicht sein kann. Weiter kann bei einer solchen Ausbildung bei etwaigen Katastrophen, wenn der Gasdruck unter der Abdichtung den Druck des Druckberges in der dynamischen Flüssigkeitsabdichtung übersteigen und die abdichtende Flüssigkeit nach oben pressen sollte, der Schwimmer nicht zusammengedrückt werden.

Der Abdichtungsring des Abdichtungsorgans kann in passender Weise aus Gummi bestehen, während der Schwimmerkörper beispielsweise aus Leichtmetall, wie Aluminium, hergestellt sein kann. Andere Materialien können jedoch auch für Ring und Schwimmer angewandt werden. Der Abdichtungsring kann weiter so aus­ gebildet sein, daß der Ring beim Hochbewegen des Abdichtungsorgans beidseitig des zweiten engen Spaltes gegen die obere Kammerwand gedrückt wird. Es ist auch möglich, daß der Abdichtungsring solche Form aufweist, daß der Ring beim Hochbewegen des Abdichtungsorgans gleichsam in und gegen den zweiten engen Spalt gedrückt wird.

Wird der rotierbare Körper wieder in Gang gesetzt, so wird durch die pumpende Wirkung der Flüssigkeitsabdichtung die Flüssigkeit unter dem Abdichtungsorgan weggepumpt, so daß dieses Organ automatisch vom rotierenden Teil frei wird und wieder am Kammerboden zur Ruhe kommt. Um das Rotieren des Abdichtungs­ organs, wenn der rotierbare Körper wieder in Gang gesetzt wird und wenn mögliche Katastrophen eintreten, zu vermeiden, kann der Abdichtungsring mit einem seitwärts hinausragenden Streifen aus Gummi oder einem anderen flexiblen Abdichtungsmaterial versehen sein, welcher Streifen fest an der Wand oder zwischen Wandteilen des Gehäuses und der damit verbundenen Buchse angeordnet ist. Es ist ein Vorteil einer solchen Ausbildung, daß der Abdichtungsring und der Schwimmerkörper zentriert sind und nicht rotieren können, während ferner ein möglicher Durchgang für die abdichtende Flüssigkeit abgeschlossen ist. Selbstverständlich soll der Streifen so beschaffen sein, daß die vertikale Bewegung des Abdichtungsorgans dadurch praktich nicht beeinflußt wird.

Bei einer anderen Ausführungsform der abdichtenden Durchführung nach der Erfin­ dung besteht das Abdichtungsorgan aus einem flachen, ringscheibenförmigen Streifen aus einem flexiblen Abdichtungsmaterial, welcher Streifen am Außen­ umfang fest zwischen Wandteilen oder an der Gehäusewand und der damit verbun­ denen Buchse angeordnet ist und am Innenumfang im Bereich des zweiten engen Spaltes mit einem Abdichtungsring versehen ist. Streifen und Ring können bei­ spielsweise aus Gummi bestehen. Bei einer solchen Ausbildung wird beim Still­ stand das Gas der Umgebungsatmosphäre, welches Gas sich oberhalb der abdich­ tenden Flüssigkeit im engen Spalt, dem Raum um das Abdichtungsorgan herum und dem zweiten engen Spalt befindet, sobald die abdichtende Flüssigkeit hoch­ gedrückt wird und die Unterseite des Abdichtungsringes erreicht, nicht unter dem Streifen mit dem Ring entweichen können. Das eingeschlossene Gas wird beim weiteren Zuführen von abdichtender Flüssigkeit zusammengepreßt und wird folglich den Streifen mit dem Ring hochdrücken, so daß der Ring den zweiten engen Spalt abdichtet. Sogar wenn das Gas unter dem Streifen unter Druck der abdichtenden Flüssigkeit bei längerem Stillstand durch den Streifen nach außen in den zweiten engen Spalt diffundieren sollte, ist die Abdichtung nach wie vor sichergestellt, weil dann die Abdichtungsflüssigkeit an die Stelle des Gases tritt und den notwendigen Aufwärtsdruck aufrechterhält.

Die abdichtende Durchführung nach der Erfindung funktioniert völlig automatisch sowohl beim Stillstand als auch bei möglichen Katastrophen. Durch Kombination des beweglichen Abdichtungsorgans und der Flüssigkeitsabdichtung ist auch eine völlig gasdichte Abdichtung gewährleistet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt darin

Fig. 1 eine schematische Wiedergabe im Schnitt einer Ausführungsform der abdichtenden Durchführung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Wiedergabe im Schnitt eines Teiles einer anderen Ausführungs­ form des in der erfindungsgemäßen Duchführung anzuwendenden Abdichtungs­ organs,

Fig. 3 eine ähnliche Wiedergabe wie Fig. 2 einer noch anderen Ausführungs­ form des Abdichtungsorgans,

Fig. 4 eine Wiedergabe im Schnitt des relevanten Teiles der erfindungs­ gemäßen Durchführung mit einem Abdichtungsorgan, das mit einem ringscheiben­ förmigen Streifen versehen ist, und

Fig. 5 eine ähnliche Wiedergabe wie Fig. 4 einer Durchführung, versehen mit einer anderen Ausführungsform des Abdichtungsorgans.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der abdichtenden Durchführung nach der Erfindung schematisch dargestellt. Die Durchführung, die im allgemeinen durch 1 bezeichnet ist, ist im oberen Teil eines Gehäuses 2 angeordnet. In das Gehäuse 2 ragt z. B. die Welle 3 einer Pumpe oder eines anderen zu rotie­ renden Teiles. Im schematisch dargestellten Fall wird eine Pumpe gedacht. Die Welle 3 ist außerhalb des Gehäuses 2 mit einem Antriebsmotor 4 verbunden, während unten an der Welle 3 im Gehäuse 2 Flügel 5 vorgesehen sind. Die Teile 4 und 5 sind selbstverständlich nicht wesentlich für das erfindungsgemäße Lager. Die Welle 3 kann weiter in passender Weise gelagert sein, z. B. mit Hilfe von (nicht dargestellten) Lagern in der Nähe des Motors 4 und der Flügel 5. Im Gehäuse befindet sich eine Flüssigkeit, z. B. flüssiges Natrium, dessen Spiegel durch 6 angegeben ist. Oberhalb der Flüssigkeit befindet sich eine inerte Gasdecke. Das Gas dieser Decke befindet sich unter einem höheren Druck als der Druck der Umgebungsatmosphäre außerhalb des Gehäuses 2.

Die Durchführung 1 umfaßt einen Körper oder eine Buchse 7 , der bzw. die in irgendeiner Weise mit dem Gehäuse 2 fest verbunden ist. Die Buchse 7 ist unten mit einem gegen die Welle gerichteten Flansch 8 versehen, auf dem eine nach oben gerichtete Buchse 9 koaxial mit der Buchse 7 befestigt ist, und zwar derart, daß zwischen der Buchse 9 und der Buchse oder dem Körper 7 ein zylindrischer Raum 10 besteht. In den Raum 10 ragt eine Buchse 11, die ko­ axial mit den Buchsen 7 und 9 angeordnet ist. Die Buchse 11 ist nahe dem oberen Ende mit einem nach innen gerichteten Flansch 12 versehen. Die Welle 3 ist nahe dem oberen Ende des Lagers 1 mit einem Flansch 13 versehen. Die Buchse 11 ist mit dem Flansch 12 fest an dem Flansch 13 der Welle 3 befestigt, und zwar durch Vermittlung eines Ringes 14 aus passendem Material. Beim Rotieren der Welle 3 wird daher die Buchse 11 ebenfalls rotieren. Im Raum 10 und im unteren Teil der Spalte zwischen den Buchsen 7 und 11, bzw. 11 und 9, befindet sich eine Abdichtungsflüssigkeit 29, z. B. Öl.

Die Buchse 11 ist an der Außenseite mit einer Anzahl schraubenlinienförmiger Nuten 15 versehen, die derart gebildet sind, daß beim Rotieren der Buchse 11 im engen Spalt 16 zwischen der Buchse 11 und der Buchse oder dem Körper 7 ein Druckberg in der dort vorhandenen abdichtenden Flüssigkeit 29 entsteht, so daß kein Gas durch diesen Spalt 16 entweichen kann. Beim Stillstand der Buchse 11 wird es die Pumpenwirkung der schraubenlinienförmigen Nuten 15 nicht geben und kann die abdichtende Flüssigkeit im engen Spalt 16 hochgedrückt wer­ den durch den Druck des Gases, das sich im Gehäuse 2 oberhalb des Flüssigkeits­ spiegels 6 befindet. Um zu vermeiden, daß die abdichtende Flüssigkeit 29 aus der Durchführung 1 gepreßt wird, ist nahe dem oberen Ende des engen Spaltes 16 zwischen der Buchse 11 und der Buchse oder dem Körper 7 ein passend gebil­ deter Raum 17 vorgesehen, in dem ein Abdichtungsorgan 18 angeordnet ist. Das Abdichtungsorgan 18 hat in der dargestellten Ausführungsform die Form eines hohlen ringförmigen Körpers, auf dessen oberer Fläche ein Ring 19, z. B. aus Gummi, angeordnet ist. Wenn die abdichtende Flüssigkeit 29 sich durch den Spalt 16 hochbewegt und in den Raum 17 kommt, wird das Abdichtungsorgan 18 auf der Flüssigkeit schwimmen und entsprechend hochbewegt werden, bis der Ring 19 den engen Spalt 20 zwischen einer um die Welle 3 und auf dem Flansch 13 daran befestigten ringscheibenförmigen Deckplatte 21 und der auf der Buchse 7 befe­ stigten Deckplatte 22 hermetisch abschließt.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform des Abdichtungsorgans, das im Raum 17 in Fig. 1 angeordnet ist, im Schnitt dargestellt. Diese Ausführungsform besteht aus einem unten offenen ringförmigen hohlen Körper 23, auf dem der Ring 19 befestigt ist. Wie dargestellt, schließt der Ring 19 den Spalt 20 zwischen den Platten 21 und 22 hermetisch ab.

In Fig. 3 ist eine noch andere Ausführungsform des Abdichtungsorgans teilweise und im Schnitt dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der Ring 19 auf dem unten offenen hohlen Körper 23 mit zwei konzentrischen ringförmigen Rücken 24 und 25 versehen. Beim Hochbewegen des Abdichtungsorgans wird der Rücken 24 gegen die Unterseite der Platte 21 gepreßt und wird der Rücken 25 gegen die Unterseite der Platte 22 gepreßt, so daß wiederum kein Gas oder keine Flüssigkeit durch den engen Spalt 20 zwischen den Platten 21 und 22 entweichen kann.

In Fig. 4 ist ein Teil der erfindungsgemäßen Durchführung mit einem Abdich­ tungsorgan, versehen mit einem ringscheibenförmigen Streifen, im Schnitt dargestellt. Das im Raum 17 über dem engen Spalt 16 zwischen der Buchse 11 und dem Körper 7 angeordnete Abdichtungsorgan umfaßt ebenso wie in der Ausführungsform nach Fig. 2 einen hohlen, unten offenen ringförmigen Körper 23 aus passendem Material, z. B. Aluminium. Auf dem Körper 23 ist ein Ring 19, z. B. aus Gummi, befestigt. Der Ring 19 ist mit einem hinausragenden ringschei­ benförmigen Streifen 26 versehen, der aus einem flexiblen Abdichtungsmaterial, z. B. Gummi, besteht. Am Außenumfang ist der Streifen 26 mit einem Ring 27 versehen oder mündet der Streifen 26 in einen Ring 27, der zwichen der pas­ send gebildeten oberen Fläche des Körpers 7 und der Platte 22 eingeklemmt ist. Wenn beim Stillstand der Körper 23 aufwärts bewegt wird, wird der Ring 19 gegen die Unterseite der Platte 21 gedrückt, so daß der Ring 19, der Streifen 26 und der Ring 27 zusammen vermeiden, das Abdichtungsflüssigkeit oder Gas durch den engen Spalt 20 zwischen den Platten 21 und 22 entweicht.

In Fig. 5 ist eine noch andere Ausführungsform des Abdichtungsorgans darge­ stellt. Diese Ausführungsform umfaßt einen massiven Ring oder ringförmigen Körper 28 aus einem passenden abdichtenden Material, z. B. aus Gummi. Nahe dem oberen Ende ist der Ring 28 mit einem seitwärts hinausragenden Streifen 26 versehen, der am Außenumfang wieder an einem Ring 27 befestigt ist. Der Ring 27 ist wieder zwischen der Platte 22 und dem Körper 7 eingeklemmt. Beim Still­ stand wird Flüssigkeit durch den engen Spalt 16 bis in den Raum oder die Kammer 17 hochbewegt werden. Unter dem ringscheibenförmigen Streifen 26 vor­ handenes Gas wird nicht entweichen und durch die Flüssigkeit zusammengedrückt werden können. Dadurch wird der Streifen 26 und damit der Ring 28 hochgedrückt, bis die Oberseite des Ringes 28 gegen die Unterseite der Platte 21 gepreßt ist. Dadurch wird wiederum bewirkt, daß keine Flüssigkeit den engen Spalt 20 zwischen den Platten 21 und 22 erreichen und dadurch entweichen kann.

Claims (8)

1. Abdichtende Durchführung (1) für einen durch eine Wand eines Gehäuses (2) geführten, um eine vertikale Achse rotierbaren Körper, versehen mit einer mit der Gehäuse­ wand verbundenen Buchse (7) und einer durch diese kon­ zentrisch verlaufenden Welle (3) des rotierbaren Körpers, sowie mit einer oben fest mit der Welle (3) verbundenen Buchse (11), die konzentrisch in die mit der Gehäusewand verbundenen Buchse (7) ragt, wobei die Verbindung zwischen dem oberen Ende der mit der Welle (3) verbundenen Buchse (11) und der Welle (3) für Flüssigkeit und Gas undurchlässig ist, während die mit der Welle (3) verbundene Buchse (11) und die mit der Gehäusewand verbundene Buchse (7) solche Abmessungen haben, daß zwischen beiden Buchsen ein enger Spalt (16) besteht, sowie mit Mitteln, die beim Rotieren des Körpers im engen Spalt (16) eine abdichtende Flüssig­ keit bis zu einem gewünschten Niveau unter Druck aufrechterhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (7, 11) und die Gehäusewand (2) so ausgebildet sind, daß der enge Spalt (16) nahe dem oberen Ende in einen Raum (17) mündet, in dem ein bewegliches Abdich­ tungsorgan (18) angeordnet ist, während über dem Raum (17) ein zweiter enger Spalt (20) zwischen der mit der Welle (3) verbundenen Buchse (11) und der Gehäusewand (2) besteht und der Spalt (20) durch das bewegliche Abdichtungsorgan (18) schließbar ist.

2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtungsorgan (18) aus einem innen hohlen Schwimmerkörper mit einem darauf befestigten Abdich­ tungsring (19) besteht und der Ring (19) dem zweiten engen Spalt (20) gerade gegenüber angeordnet ist.

3. Durchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmerkörper (23) des Abdichtungsorgans (18) unten offen ist.

4. Durchführung nach Anspruch 2 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abdichtungsring (19) so ausgebildet ist, daß er beim Abdichten gegen die Wand (21, 22) des Raumes (17) beidseitig des zweiten engen Spaltes (20) drückt.

5. Durchführung nach Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abdichtungsring (19) mit einem seit­ lich des Ringes hinausragenden Streifen (26) aus fle­ xiblem Abdichtungsmaterial versehen und der Streifen (26) zwischen oder an der Gehäusewand (2) und der da­ mit verbundenen Buchse (7) fest angeordnet ist.

6. Durchführung nach Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abdichtungsring (19) aus Gummi und der Schwimmerkörper (18, 23) aus Aluminium besteht.

7. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtungsorgan (18) aus einem flachen ring­ scheibenförmigen Streifen (26) aus flexiblem Abdich­ tungsmaterial besteht, der am Außenumfang zwischen oder an der Gehäusewand (2) und der damit verbundenen Buchse (7) fest angeordnet und am Innenumfang im Be­ reich des zweiten engen Spaltes (20) mit einem Abdich­ tungsring (28) versehen ist.

8. Durchführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ringscheibenförmige Streifen (26) und der Ab­ dichtungsring (28) aus Gummi bestehen.