DE3103299A1

DE3103299A1 - Abdichtung fuer leitungsdurchfuehrungen

Info

Publication number: DE3103299A1
Application number: DE19813103299
Authority: DE
Inventors: Karl 6711 Hessheim Gaffal; Christian 6710 Frankenthal Klepp
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB SE and Co KGaA
Priority date: 1981-01-31
Filing date: 1981-01-31
Publication date: 1982-08-19
Also published as: GB2092391B; DE3103299C2; US4436950A; GB2092391A

Description

Abdichtung für Leitungsdurchführungen

Die Hauptanmeldung P 31 OO 863.1 betrifft eine Abdichtung für die Leitungsdurchführung zwischen druckbeaufschlagtem Raum und Atmosphäre, bestehend aus Elektrokabel, Leiteranschlußbolzen und Dichtungen bzw. Isolierung, insbesondere für Elektromotoren bei stopfbuchslosen Umwälzpumpen mit einem in die Isoliermasse zwischen druckbeaufschlagtem Raum und Atmosphäre eingebetteten und bei Zerstörung der Isolierung bzw. dauernd vom Innendruck nach außen auf eine Art Ventilsitz preßbaren, als Ventilkörper ausgebildeten Leiteranschlußbolzen.

Mit dieser Maßnahme ist ein Leitungsdurchführungssystem verwirklicht, bei dem die nötigen Isolationswandstärken realisiert werden können und bei Überhitzung, d. h. Zerstörung der Isolatoren, ein noch möglichst dichter Abschluß zwischen dem druckbeaufschlagten Raum und der Atmosphäre trotz zerstörter Isolierkörper gewährleistet ist. Dies vor allem unter dem Aspekt, daß kein Primärmedium aus dem Reaktordruckgefäß nach außen treten kann.

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Auch ist der Abstand zwischen Konus und Metallauflage in der Länge so ausgeführt, daß die Elastizität des Anschlußkabels ein Abreißen verhindert und die Projektionsfläche des Kabelquerschnittes durch die Isolierkörperabmessungen so bemessen ist, daß eine Überbeanspruchung des Isolierkörpers im Konusbereich ausgeschlossen wird.

Nun sind bei den Motoren für stopfbuchlose Umwälzpumpen für den Einsatz in Kesselanlagen und Hydro-Cracking-Reaktoren die Leiterdurchführungen mit Drücken bis zu 400 bar beaufschlagt. Die elektrischen Spannungen an den Leiter durchführung en betragen bis zu 10.000 V; die Auslegetemperatxjren liegen in der Größenordnung der zulässigen Motorwicklungstemperaturen (ca. 60 C).

Aufgabe der Zusatzerfindung ist daher, die Leitungsdurchführung nach der Hauptanmeldung so weiterzugestalten, daß außer der elektrischen Isolation und der druckfesten Abdichtung auch eine Temperaturschockbeständigkeit gewährleistet ist. Außerdem ist sicherzustellen, daß der Leiteranschlußbolzen im Störfall nicht aus dem Druckhü Ilen be reich ausgeblasen werden kann. Unter Störfall wird daher verstanden, daß infolge von undicht werdenden Hilfssystemen heißes Fördermedium in den Motorraum gelangt und den Leiterdurchführungsbereich kurzzeitig auf bis zu 350 C aufheizt.

Die druckfeste Abdichtung äer Leiterdurchführung darf auch während und nach dem Störfall nur soweit undicht werden, daß der ihr nachgeschaltete Klemmenkasten keinen unzulässigen inneren Überdruck gegen den Atmosphären druck erfährt.

Die Aufgabe wird bei der Leitungsdurchführung nach der Hauptanmeldung dadurch gelöst, daß der an seinem einen Ende an das Motorwicklungskabelende angeschlossene Leiteranschlußbolzen sich mit der Stirnfläche seines verdickten Ventilkörperkopfendes gegen das eine mit O-Ring versehene Ende eines druck- und temperatui— festen Keramikisolierkörpers abstützt und ein Isolierstück zwischen dem Motorwicklungskabelende und dem Leiteranschlußbolzen sowie ein über diese und den KeramikisoUerkörper gezogener Schrumpfschlauch als elektrische Isolierung und Thermoschockabschwächungseinrichtung sowie als Druckabdichtung zugleich und desweiteren ein nichtmagnetischer Abstützring, dessen Innendurchmesser kleiner als der Ventilkörperdurchmesser des Leiteranschlußbolzens ist, zur Aufnahme der Kraft aus der Druckdifferenz des abzudichtenden Mediums dienen.

Der massive Leiteranschlußbolzen ist nach der erfindungsgemäßen Maßnahme in Verbindung mit dem druck- und temperaturbeständigen Isolierkörper und der Abisolierung für den Leiteranschluß so ausgeführt, daß die Struktur selbst bei Thermoschockbeanspruchung

erhalten bleibt und ein "Ausblasen" des Leiteranschlußbolzens verhindert wird. Zusätzliche Dichtelemente begrenzen einen eventuellen Leckstrom bei temperaturbedingtem Ausfall der Primärdichtelemente. Die Anordnung der Dicht- und Abstützelemente ist so gewählt, daß eine Inspektion der Dicht- und Isolierelemente der Leiterdurchführung ohne Motordemontage möglich ist. Der Leiteranschlußbolzen ist über eine Gewindemutter und einen Stützkörper mit dem keramischen Isolierkörper verspannt.

Die Abbildung zeigt die Abdichtung für die Leitungsdurchführung nach der Erfindung. Das normalerweise von kaltem Hochdruckmedium (ca. 60 C) umspülte Ende der Leiterdurchführung wird elektrisch durch den Isolieraufbau 17, der über den Motorwicklungsleiter 16 und den Isolierkörper 3 aufgebracht ist, abisoliert. Als zusätzlicher mechanischer Schutz ist die Oberfläche des Isolieraufbaues 17 mit einem Schrumpfschlauch 18 abgedeckt. Der Schrumpfschlauch 18 wirkt in Verbindung mit dem Isolieraufbau 17 im Bereich <)er mediumumspülten Oberfläche des Isolierkörpers 3 außerdem abschwächend bei Thermoschockbelastungen auf den Werkstoff des Isolierkörpers.

Die Druckabdichtung erfolgt primär über den O-Ring 6 und die Kombination Schrumpfschlauch 18 /Isolieraufbau 17. Die aus der Druckdifferenz des abzudichtenden Mediums wirkende Kraft in Längsrichtung der Leiterdurchführung wird durch den Isolierkörper 3 auf einen aus nicht magnetischem Werkstoff bestehenden Abstützring 4 übertragen, dessen Innendurchmesser kleiner als der Kopfdurchmesser des Leiteranschlußbolzens 2 ist. Dadurch könnte selbst bei völlig zerstörtem Isolierkörper 3 - was aber wegen der günstigen Spannungsverteilung ausgeschlossen werden kann - der Leiteranschlußbolzen 2 nicht durch die Innendruckwirkung des abzudichtenden Mediums nach außen geblasen werden. Durch die nichtmagnetische Gewindebuchse 11 wird der Abstützring 4 in seiner Position und der O-Ring 6 unter Vorspannung gehalten.

Bei zeitlich begrenzter höherer Temperatureinwirkung kann die Dichtwirkung vom Schrumpfschlauch 18, Isolieraufbau 17 und O-Ring 6 beeinträchtigt werden. Als zusätzliche Sicherheit können daher SekundärWichtungen entlang der Leckstromwege vorgesehen werden, und zwar in Form der O-Ringe 5, 7, 8 und 10 sowie temperaturfester Klebezement an der Trennfuge zwischen dem Leiteranschlußbolzen 2 und dem Isolierkörper 3.

Durch die direkte Abstützung des Stützringes 4 auf die Gewindebuchse 11 ist ein Auswechseln der Sekundär-O-Ringe 5, 7 und eine Inspektion des Primärdichtringes 6 ohne Motordemontage möglich.

Durch Schlitze 14 in der Stirnwand der Gewindebuchse 11 und eine Kontrollbohrung 15 im Motorgehäuse kann die Dichtfunktion der Dichtelemente ohne jegliche Demontagearbeiten überprüft werden. An die Bohrung 15 angeschlossene Feuchtigkeitsmelder mit Fernanzeige oder Alarmabgabe können ein Undichtwerden signalisieren.

Zusammengefaßt bestehen die Vorteile der Leiterdurchführung nach der Erfindung in einem selbstdichtenden und temperaturschockbeständigen Leitungsdurchführungssystem bei einer nachweisbaren Temperaturschockbeständigkeit bis zu 350 C und desweiteren in der Verhinderung von Folgeschäden und Personenschäden in Unterbindung von Heißdampfausbrüchen im Störfall sowie in der Austauschbarkeit der Sekundärdichtringe 5, und ferner in der Inspektionsmöglichkeit des Primärdichtringes ohne Motordemontage einschließlich einer Fernmeldemöglichkeit von Undichtigkeiten.

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Claims

Klein, Schanzlin & Becker Aktiengesellschaft

Patentansprüche

Abdichtung für die Leitungsdurchführung zwischen druckbeaufschlagtem Raum und Atmosphäre, bestehend aus Elektrokabel, Leiteranschlußbolzen und Dichtungen bzw. Isolierung, insbesondere Elektromotoren bei stopfbuchslosen Umwälzpumpen mit einem in die Isoliermasse zwischen druckbeaufschlagtem Raum und Atmosphäre eingebetteten und bei Zerstörung der Isolierung bzw. dauernd vom Innendruck nach außen auf eine Art Ventilsitz preßbaren, als Ventilkörper ausgebildeten Leiteranschlußbolzen nach Patentanmeldung P 31 00853.1 , dadurch gekennzeichnet, daß der an seinem einen Ende an das Motorwicklungskabelende (16) angeschlossene Leiteranschlußbolzen (2) sich mit der Stirn-

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fläche (9) seines verdickten Ventilkörperkopfendes gegen das eine mit O-Ring (8) versehene Ende eines druck- und temperaturfesten Keramikisolierkörpers (3) abstützt und ein IsoUerstück (17) zwischen dem Motorwicklungskabelende (16)

und dem Leiteranschlußbolzen (2) sowie ein über diese und den Keramikisolierkörper (3) gezogener Schrumpfschlauch (18) als elektrische Isolierung und Thermoschockabschwächungseinrichtung sowie als Druckabdichtung zugleich und desweiteren ein nichtmagnetischer Abstützring (4), dessen Innendurchmesser kleiner als der Ventilkörperdurchmesser des Leiteranschlußbolzens (2) ist, zur Aufnahme der Kraft aus der Druckdifferenz des abzudichtenden Mediums dienen.
2. Abdichtung für Leitungsdurchführungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiteranschlußbolzen (2) über eine Gewtndemutter (13) und einen isolierenden Stützkörper (12) mit dem Isolierkörper (3) verspannt ist.
3. Abdichtung für Leitungsdurchführungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Leckstromwege Sekundärdichtungen, z.B. in Form von O-Ringen (5, 7, 8, 10), sowie temperaturfester Klebezement an der Trennfuge zwischen dem Leiteranschlußbolzen'(2) und dem keramischen Isolierkörper (3) angeordnet sind.
4. Abdichtung fur Leitungsdurchführungen nach den Ansprüchen und 2, gekennzeichnet durch Schlitze (14) in der Stirnwand der Gewindebüchse (11) und eine Kontrotlbohrung (15) im Motorgehäuse.
5. Abdichtung für Leitungsdu rchfüh rungen nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, gekennzeichnet durch an die KontroUbohrung (15) angeschlossene Feuchtigkeitsmelder mit Fernanzeige bzw. Alarmeinrichtung.