(57)【要約】【課題】安価に製造でき、取扱い性の良好な封止システムの提供。【解決手段】本発明は、例えば液体天然ガス又は−８０℃よりも低い他の低温流体を運ぶための垂直配置されたポンプのポンプシャフトをシールするための封止システムに関する。封止システムは、バリア流体がバリア流体圧力で通過して流れる機械的シール装置２７を有する。機械的シール装置２７は、封止流体が封止チャンバ２０から出ていくことを防止し、バリア流体圧力が封止チャンバ２０内の封止流体よりも高い。安価に製造でき特に取扱い性の良好な封止システムを可能にするには、バリア流体圧力を設定するのに必要なバリア流体圧力装置３３のピストンロッド４４が少なくとも部分的にシリンダ３４の外側に配置される。これによってシリンダ３４は短く、軽量且つ安価に製造される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止チャンバ（２０）を通って突き出した回転するシャフト（１２）をシールする封止システムであって、該封止システムが、
バリア流体圧力でバリア流体が通って流れる機械的シール装置（２７）と、
シリンダ（３４）内を移動できる圧力ピストン（３７）を有し、バリア流体圧力を設定できる、バリア流体圧力装置（３３）と
を備え、
前記シリンダ（３４）は、シリンダ端部カバー（３６）を有し、前記圧力ピストン（３７）により、前記封止流体圧力の作用する封止流体空間（３８）と、前記バリア流体が通過して流れるバリア流体空間（３９）とに分割され、
前記バリア流体圧力は、前記封止チャンバ（２０）内で作用する封止流体の封止流体圧力よりも大きく、
前記封止流体圧力及び追加の力が、前記バリア流体圧力を設定するために前記バリア流体圧力装置（３３）の前記圧力ピストン（３７）に作用し、
前記追加の力は、前記圧力ピストン（３７）に接続されたピストンロッド（４４）を介して前記圧力ピストン（３７）に作用し、
前記シリンダ端部カバー（３６）は通路（４５）を有し、前記ピストンロッド（４４）は前記バリア流体空間（３９）及び前記シリンダ端部カバー（３６）の前記通路（４５）を通って、シリンダ（３４）の外へ突き出ていることを特徴とする封止システム。
【請求項２】
前記追加の力は、前記シリンダ（３４）の外側に配置されたばね（４７、４８）により付与されることを特徴とする請求項１に記載された封止システム。
【請求項３】
前記ばね（４７、４８）は、前記ピストンロッド（４４）に接続されたばね保持板（４６）と前記通路（４５）を有する前記シリンダ端部カバー（３６）との間に配置されることを特徴とする請求項２に記載された封止システム。
【請求項４】
前記封止流体空間（３８）は、前記バリア流体圧力装置（３３）の設置状態では、前記バリア流体空間（３９）の下方に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された封止システム。
【請求項５】
前記バリア流体圧力装置（３３）の前記シリンダ（３４）の外に配置され、前記ピストンロッド（４４）に接続された位置表示器（５１）を備えることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された封止システム。
【請求項６】
前記位置表示器（５１）は前記ばね保持板（４６）に配置されることを特徴とする請求項５に記載された封止システム。
【請求項７】
上部カバー（４９）が、前記シリンダ（３４）に接続され、前記位置表示器（５１）が前記上部カバー（４９）の外から見られるように前記位置表示器（５１）に対して配置された切込み（５０）を有することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載された封止システム。
【請求項８】
前記切込み（５０）は、透明の板（５５）によりふさがれていることを特徴とする請求項７に記載された封止システム。
【請求項９】
前記シリンダ（３４）は上部カバー（４９）に接続され、レベル変換器（５２）が配置され、該レベル変換器（５２）は、前記ピストンロッド（４４）の位置が検知できるように前記ピストンロッド（４４）の切込み（５４）内に突き出ていることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された封止システム。
【請求項１０】
前記バリア流体圧力装置（３３）の前記シリンダ（３４）の前記封止流体空間（３８）は、接続ライン（４０）を介して前記封止チャンバ（２０）に接続されることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された封止システム。
【請求項１１】
熱交換器（４３）が、前記バリア流体を冷却するため、前記バリア流体圧力装置（３３）と前記機械的シール装置（２７）との間に配置されることを特徴とする請求項１０に記載された封止システム。
【請求項１２】
前記機械的シール装置（２７）はシールカートリッジ（２８）内に配置され、該シールカートリッジ（２８）を通って前記シャフト（１２）が突き出し、軸流ファン（３２）が前記シールカートリッジ（２８）から突き出た前記シャフト（１２）の一部に配置されることを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載された封止システム。
【請求項１３】
絶縁チャンバ（１６）が、前記封止チャンバ（２０）に、前記機械的シール装置（２７）の反対側に配置され、前記封止チャンバ（２０）は絶縁部材（１８）により前記絶縁チャンバ（１６）から分離され、前記絶縁部材（１８）は、気体の交換が前記封止チャンバ（２０）と前記絶縁チャンバ（１６）との間で可能となるように設計されていることを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載された封止システム。
【請求項１４】
前記絶縁チャンバ（１６）は、前記絶縁チャンバの圧力を設定するリードオフ開口（２５）を有することを特徴とする請求項１３に記載された封止システム。
【請求項１５】
流体、とりわけ液体天然ガスを運ぶポンプであって、ハウジング（１１）および駆動可能なシャフト（１２）を備え、請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載された封止システム（９）が、前記シャフト（１２）における前記ハウジング（１１）からの出口領域に配置されることを特徴とするポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載された、封止チャンバを通って突き出した回転シャフトをシールする封止システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種類の封止システムは、「ジェイ−ユニット低温封止システム」の商品名で数年来、スルザー・ポンペン・エージー（Ｓｕｌｚｅｒ  Ｐｕｍｐｅｎ  ＡＧ）社により販売されている。
【０００３】
この封止システムは、例えば液体天然ガス（ＬＮＧ）を運ぶ鉛直配置されたポンプのポンプシャフトのシールに特に使用される。液体天然ガスの温度は約−１６０℃であるため、標準のシール装置は簡単には使用できない。特に、この封止システムは、低温の液体天然ガスがシール機能を発揮する機械的シール装置から分離されているという特徴がある。これは機械的シール装置に隣接する封止チャンバに液体天然ガスが配置されず、むしろ液体天然ガスよりもずっと高い温度の天然ガスが配置されることにより達成される。したがって、標準化されこのように試験された比較的安価なシャフトシール、とりわけ機械的シールが使用できる。
【０００４】
この点で上記の封止システムはいわゆるアドオンシステムとして設計されている。したがって、この封止システムは標準のポンプに取り付け可能であることが理解される。上記の理由により、特に、例えば−８０℃よりも低い低温の流体のような冷たい液体を運ぶ使用に適する。しかし、他の液体を運ぶポンプにおいても使用できる。使用の効果は、常に、例えば容易に可燃性又は有毒な運ばれる液体が、ポンプから周囲に漏れないことを確実にすることである。
【０００５】
封止チャンバを通って突き出た回転シャフトをシールする上記封止システムは、バリア圧力でバリア流体を流す機械的シール装置を有する。気体状態の封止流体は封止チャンバに存在し、特に気体の状態で、封止システムにより流れ出ることが防止されている。封止流体は例えば天然ガスでも可能である。
【０００６】
機械的シール装置にはバリア流体圧力装置によりバリア流体が供給される。バリア流体圧力装置は、移動可能な圧力ピストンが配置されたシリンダを有し、圧力ピストンは、シリンダを、気体状態の封止流体が充填された領域とバリア流体が充填され通過して流れる領域とに分ける。圧力ピストンがシリンダに配置されることによって、圧力ピストンから封止流体圧力が作用する第１のシリンダ端部カバーまで封止流体空間が形成され、圧力ピストンからバリア流体が通過して流れる第２のシリンダ端部カバーまでバリア流体空間が形成される。バリア流体で充填された領域に圧力ピストンにより力が付与され、バリア流体圧力が設定可能となる。バリア流体圧力はこの点において、固定された圧力差だけ、封止チャンバに作用する封止流体の封止流体圧力よりも大きい。固定された圧力差は、一方で、上述の通り封止流体圧力及び更に追加の力が圧力ピストンに作用することにより形成される。追加の力は、バリア流体が充填されたシリンダの領域に配置されたばねにより付与される。この点で追加の力は、ピストンロッドを介して圧力ピストンに作用する。ピストンロッドは、バリア流体で充填されたシリンダの領域内に同様に完全に配置される。
【０００７】
サポートピストン及びばね保持板の間に上記のばねが配置されるが、サポートピストン及びばね保持板はバリア流体空間内に配置される。ばね保持板はこの目的でピストンロッドに固定して接続され、シリンダに対して軸線方向に移動可能である。サポートピストンはシリンダに対し軸線方向に固定され、ピストンロッドが突き出るための通路を有し、その結果ピストンロッドはサポートピストンに対し軸線方向に移動できるようになっている。サポートピストンを軸線方向に固定するため、シリンダは、サポートピストンをばねの力に抗して支持するための周辺肩部を有する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の背景技術に対して、本発明の目的は安価に製造でき、特に取扱い性の良好な封止システムを提案することにある。この目的は、本発明によれば請求項１に記載された構成を有する封止システムにより達成される。
【０００９】
本発明によると、バリア流体圧力装置のシリンダのシリンダ端部カバーは通路を有する。ピストンロッドが、バリア流体空間、及び上記通路を通って突き出し、シリンダから出ている。このように、上記封止システムのようにピストンロッド全体ではなく、ピストンロッドの一部のみがシリンダに配置される。通路及びピストンロッドは、ピストンロッドがシリンダ基部に対して軸線方向に移動するように設計及び配置されている。
【００１０】
シリンダは、ピストンロッドが部分的にシリンダの外にある配置により、特に短く作ることが可能であるため、一方ではシリンダは安価であり、他方では軽量で扱いやすい。シリンダが軽量であることは、特に、バリア流体圧力装置がポンプに固定されるときに有利である。軽量のため、例えばポンプの振動挙動のようなポンプの動的挙動への影響は特に少ない。
【００１１】
特に、シリンダの外側に配置されたばねにより追加の力が付与される際、シリンダに軸線方向に固定されなければならないであろう、ばねを支持するサポートピストンは必要ない。このように、シリンダはその全体の長さに亘り同一の内径を有し、その結果幅広い選択肢から安価に得られる標準の油圧シリンダを使用することが可能になる。さらに、必要なバリア流体空間は不必要に大きくなく、バリア流体全体が機械的シール装置を通過して流れるために使用される。バリア流体の量はシリンダの長さ及びバリア流体空間の大きさの対応する選択により大変簡単に設定可能である。
【００１２】
封止システムに存在するバリア流体の量に関する結論が、圧力ピストン及びピストンロッドの位置から導き出される。更に、シリンダの外側にピストンロッドを部分的に配置するため、封止システム内の圧力ピストンの位置及びバリア流体の量を例えば目視ディスプレイ又は検知装置（いわゆるレベル変換器）により検知することは特に容易に行える。上記の公知の封止システムにおいては、圧力ピストンに接続された全ての部品はシリンダ内に配置されるか、封止流体により囲まれている。そのために圧力ピストンの位置を検知するために複雑な計測装置が必要となる。
【００１３】
特に機械的シール装置は、背中合わせに配置された２つの標準的な機械的シールを有する。滑り表面間に必要とされる潤滑膜はバリア流体により形成される。例えば、油圧オイルの形態の市販されているバリア流体が、バリア流体として使用可能である。シール装置は、いわゆるポンプリング、又はポンプスレッドを有するポンプスリーブを有する。バリア流体は、このように機械的シール装置を通って送り出され、機械的シール装置からバリア流体装置のバリア流体空間までのバリア流体の循環が行われ、その結果機械的シール装置で発生する熱が機械的シール装置から放出される。
【００１４】
圧力ピストンにより設定される封止流体圧力とバリア流体圧力との圧力差は、例えば、１．０〜４．０バール、特に１．４〜３．０バールが可能である。
【００１５】
本発明の一具体例によれば、追加の力がシリンダの外側に配置されたばねにより圧力ピストンに付与される。特に、ばねは、ピストンロッドに固定して接続されたばね保持板と通路を有するシリンダ端部カバーとの間に配置される。ばねにより付与される追加の力は封止流体圧力により圧力ピストンに作用する力と同じ方向に作用する。したがって、追加の力はバリア流体圧力、及び封止流体圧力とバリア流体圧力との圧力差を増加させる。ばねを１つのみ設けるか、又は複数のばねを設けることも可能である。追加の力の大きさ及び上記圧力差は、ばね及び／又はばねの数を選択することにより設定される。シリンダの外側にばねを配置することにより、シリンダは特に短くでき、そのことは上記の効果を有する。さらに、ばねは容易に取り出すことができ、シリンダを開けることなく取り付け又は変更することができる。
【００１６】
圧力シリンダにかかる追加の力は、封止流体圧力により付与される力に抗して作用することもできる。これはバリア流体圧力装置の設置状態でピストンロッドが圧力ピストンの上方に配置され、気体状態の封止流体の力の方向に追加の力を付与するためにばねが設けられない場合に当てはまる。この場合、ピストンロッドと、例えばばね保持板のようなピストンロッドに接続される部品との重量のみが追加の力として作用する。この場合、バリア流体圧力装置は、バリア流体圧力が封止流体圧力よりも大きくなるように設計されている。これは、ピストンロッドが圧力ピストンに接触し圧力ピストンに固定して接続され、そのため圧力ピストンでのバリア流体圧力が作用する表面が、封止流体圧力が作用する反対側の表面よりも小さいことにより可能になる。上記の重量とバリア流体圧力が作用する表面とが互いに一致すると、その結果バリア流体圧力が封止流体圧力よりも高くなる。
【００１７】
本発明の一具体例によれば、封止流体空間は、バリア流体圧力装置の設置状態でバリア流体空間の下方に配置される。封止流体空間の封止流体は通常気体である。圧力ピストンで漏れが発生すると、バリア流体空間圧力が高いため、バリア流体が封止流体空間に移動するので、バリア流体は封止流体空間の下部領域における流出開口を介して容易に流れ出ていく。さらに、漏れの認識が、このように大変容易にできる。
【００１８】
本発明の一具体例によれば、バリア流体圧力装置は、ピストンロッドに接続された位置表示器を備え、位置表示器は、バリア流体圧力装置のシリンダの外に配置される。位置表示器は、特にばね保持板に配置される。位置表示器は、追加で彩色され得るばね保持板の溝として設計できる。結論として、位置表示器の位置から封止システム内のバリア流体の量が目視で容易に導き出される。
【００１９】
特に、上部カバーがシリンダに接続される。上部カバーの下方に、シリンダから突き出たピストンロッドの一部、上記のばね及びばね保持板が配置される。この点において上部カバーは上記の部品を覆い、それらを要素から保護するのみの役割を果たし、封止システムを機能させるためにこれを超える重要性を有さない。特に、上部カバーは、上記の位置表示器が上部カバーの外から見られるような細長い切込みを有する。切込みは、位置表示器が封止システムの運転において採用可能な如何なる位置においても見られるように設計されている。このように位置表示器は上記の部品が覆われたときも見ることが可能である。特にバリア流体の特定量に対応する位置表示器の印が、上部カバーに付与される。このように、例えばバリア流体の最大量及び最小量の印が付与可能である。一方で部品の覆い及び覆われた部品の保護が、他方でバリア流体の量の容易な目視での検知が可能である。
【００２０】
特に切込みは、透明のプラスチックアクリル板として形成された透明の板によりふさがれる。透明シートは例えば、ねじで上部カバーに固定される。そのため例えば砂のような望ましくない粒子が上部カバーに入ることはない。
【００２１】
ピストンロッドの切込み内に突き入ったレベル変換器が、上部カバーに配置されることも可能である。切込みは、特に圧力ピストンの反対側の端部の軸線方向の穴として設計されている。
【００２２】
上部カバーがシリンダに対して固定された位置にあるため、ピストンロッドのレベル変換器に対する移動は圧力ピストン及びピストンロッドの移動によって生じる。このようにピストンロッドのシリンダに対する位置は、レベル変換器により検知される。レベル変換器は、例えば磁気又は容量性の計測システムを有する。このようにピストンロッドの位置及びバリア流体の量は電子的に検知及び評価される。計測された信号は、例えば、バリア流体の量を監視し、及び臨界量以下に低下したとき、警告を誘発するか、又は例えば液体ガスのポンプといった封止システムが配置されたプラントを停止する監視コンピュータ又はマスターコンピュータに送信可能である。
【００２３】
本発明の一具体例によれば、バリア流体圧力装置のシリンダの封止流体空間は接続ラインを通って封止チャンバに接続されている。このように、封止流体は特に容易に封止流体空間に供給でき、それにより封止流体圧力が形成できる。
【００２４】
本発明の一具体例によれば、バリア流体を冷却するため、熱交換器が、バリア流体圧力装置と機械的シール装置との間に配置される。熱交換器は、例えば、バリア流体の供給ライン又はリードオフラインのリブとして、或いは冷却媒体が通過して流れる熱交換器として設計される。バリア流体を加熱する熱は機械的シール装置の滑り表面で発生する。熱交換器により、バリア流体の温度がそれほど高くならないことが確実にされる。このようにバリア流体の温度が高すぎることによる封止システムへの損害は確実に避けられる。
【００２５】
本発明の一具体例によれば、機械的シール装置はシャフトが突き出したシールカートリッジ内に配置される。軸流ファンがシールカートリッジから突き出たシャフトの一部に配置され、シャフトに回転可能に固定して接続される。軸流線ファンは、シャフトが回転するとシールカートリッジの方向に空気を運び、シールカートリッジに沿って空気流が発生するように設計されている。これにより、シールカートリッジ及び機械的シール装置が冷却される。
【００２６】
本発明の一具体例によれば、絶縁チャンバが、機械的シール装置とは反対側に、封止チャンバの一辺に配置される。封止チャンバは、気体の交換が封止チャンバと絶縁チャンバの間で可能となるように、絶縁部材により絶縁セグメントから分離される。絶縁部材は、例えば、絶縁チャンバ及び／又は封止チャンバの外壁に対して外側領域でシールされるディスクとして設計される。絶縁部材は、特に気体の媒体がシャフトと絶縁部材との間を通過して流れるよう設計されたシャフト通路を有する。
【００２７】
封止システムは、通常、運ばれる流体が絶縁チャンバに移動できるポンプの領域に隣接して絶縁チャンバが配置されるように、ポンプに配置される。封止システムの目的は、絶縁チャンバに移動した流体が周囲に流れ出ることを防ぐことである。ポンプが液体天然ガスを運ぶのに使用されれば、液体天然ガスは絶縁チャンバに移動可能であり、絶縁チャンバの温度が高いため液体天然ガスの少なくとも一部が蒸発する。このように発生する気体の封止流体が絶縁部材を通過して封止チャンバに移動でき、そこで封止流体圧力を構成できる。絶縁チャンバで蒸発せず液体として残る流体を流れ出させるため、リードオフラインが特に液体流体のために設けられる。リードオフラインは、特にポンプの取水側に導く。液体流体が流れ出すことより、液体流体が絶縁部材を通過して封止チャンバに移動することも防止される。リードオフラインは特に絶縁チャンバ及び封止チャンバ内の圧力を設定可能にする圧力接続の役割を果たす。絶縁チャンバがポンプの取水側に接続される上記の例では、ポンプの取水圧力が絶縁チャンバ及び封止チャンバに作用する。バリア流体圧力はバリア流体圧力装置により設定されるので、バリア流体圧力はポンプの吸入圧力に対して固定された圧力差を有する。
【００２８】
封止チャンバに対する絶縁チャンバの上記の配置により、２つのチャンバ間での良好な断熱が確実になされる。このように、機械的シール装置の温度が低すぎるようにはならず、機械的シール装置の理想的な運転を可能にすることが確実となる。
【００２９】
この設計においてシャフトに上記の軸流ファンが使用されれば、シールカートリッジに沿って流れて加熱された空気流は、それにより絶縁部材を加熱し、ひいては絶縁チャンバをも加熱する。これにより、ポンプにより運ばれた流体の上記の蒸発が促進され、ポンプへの特に効果的な絶縁がもたらされる。
【００３０】
本発明による封止システムは、液体、特に液体天然ガスを運ぶポンプのハウジングに特に配置される。そして、この封止システムは、ポンプ又は駆動シャフトの形態のハウジングからのシャフトの出口領域に配置される。この点において、封止システムの全ての部品が上記のハウジングに配置されるわけではない。例えば、バリア流体圧力装置を独立してハウジングに配置することも可能である。
【００３１】
本発明の更なる利点、特徴及び詳細は以下の実施例の説明と図面を参照して理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ポンプのハウジングに配置された封止システム。
【実施例】
【００３３】
図１によると、ポンプ１０は、ポンプハウジング１１、および駆動シャフト又はポンプシャフトの形態である回転シャフト１２を有する。ポンプ１０は図示しない電気モータにより、シャフト１２を介して駆動される。ポンプ１０は鉛直配置され液体天然ガスを運ぶ。その結果、液体天然ガスはシャフト１２がポンプハウジング１１を通って突き出るスロットルブッシング１３から流れ出ることができる。スロットルブッシング１３は封止システム９により、周囲からシールされている。シャフト１２およびポンプハウジング１１の詳細のみが示されており、ポンプ１０の他の部品の説明は省かれている。
【００３４】
ポンプハウジング１１から突き出たスロットルブッシング１３の一部は、絶縁チャンバ１６の円筒形の外壁１５により囲われている。絶縁チャンバ１６の外壁１５は、複数のネジ（その中のネジ１７のみが示されている）を使用してポンプハウジング１１にねじ締めされている。絶縁チャンバ１６は絶縁部材１８により、ポンプハウジング１１から離れた側、即ち上方に境界が決められている。絶縁部材１８はシャフト１２用の通路１９を有するディスクとして設計されている。絶縁部材１８は図示されていないシールにより、絶縁チャンバ１６の外側ハウジング１５に対して密封されており、その結果、絶縁部材１８と絶縁チャンバ１６の外側ハウジング１５との間に、ガス又は流体の通路は存在しない。
【００３５】
絶縁部材１８が、絶縁チャンバ１６を、上方に隣接する封止チャンバ２０から分離する。封止チャンバ２０は同様に主として円筒形の外壁２１を有し、外壁２１は、上記のネジ１７により絶縁チャンバ１６の外壁１５及びポンプハウジング１１にねじ締めされる。
【００３６】
絶縁部材１８の通路１９は、気体が通路１９とシャフト１２との間を通過して流れるよう設計されている。この目的のため、油保持シールド２２が通路１９に配置されてシャフト１２を囲い、封止チャンバ２０内に突き出ている。このようにして、気体が天然ガスの形態で絶縁チャンバ１６から封止チャンバ２０に移動することを確実にするが、絶縁部材１８の領域の封止チャンバ２０にある液体は、封止チャンバ２０から絶縁チャンバ１６に移動できない。油保持シールド２２は通路１９に配置されるので、気体も液体も油保持シールド２２と通路１９との間を通過して流れることができない。液体が油保持シールド２２とシャフト１２との間を移動できないように、スクリーンディスク２３が絶縁チャンバ１６内の油保持シールド２２の下方のシャフトに取り付けられ、偏差ディスクが封止チャンバ２０内の油保持シールド２２の上方に取り付けられる。スクリーンディスク２３及び偏差ディスク２４の寸法はそれぞれ、油保持シールド２２の寸法よりも大きい。
【００３７】
液体の天然ガスは、スロットルブッシング１３を経由してポンプ１０から流れ出し、絶縁チャンバ１６に流れる。液体の天然ガスはそこで少なくとも一部が蒸発し、絶縁チャンバ１６が液体の天然ガス及び気体の天然ガスにより充填される。液体天然ガスの回収を開始するため、絶縁チャンバ１６は、外壁１５にリードオフ開口２５を有し、それはリードオフライン２６に接続されている。リードオフライン２６はポンプ１０の取水側（図示しない）へ通じており、そこにはいわゆるポンプ１０の取水圧力が存在する。この接続により、絶縁チャンバ１６内も取水圧力になっている。
【００３８】
機械的シール装置２７が、シャフト１２の軸線方向上方で封止チャンバ２０と接合している。機械的シール装置２７は、封止チャンバ２０の外壁２１にねじ締めされたシールカートリッジ２８を有する。背中合わせに配置された２つの標準的な機械的シール２９がシールカートリッジ２８内のシャフト１２に配置されるが、その詳細は示していない。機械的シール２９は、詳しく示さないが、機械的シール２９を通ってバリア流体を送り出すポンプリングを有する。
【００３９】
シールカートリッジ２８は、図示しないＯリングにより封止チャンバ２０の外壁２１に対してシールされる。しかし、少量のバリア流体がシャフト１２の領域の機械的シール装置２７から流れ出し、封止チャンバ２０へ移動できる。これは特にバリア流体の圧力、即ちバリア流体圧力が、封止チャンバ２０内の封止流体、即ち天然ガスの圧力よりも大きいために起こり得る。バリア流体がシャフト１２に沿って機械的シール装置２７から封止チャンバ２０に移動すれば、バリア流体は回転する偏差ディスク２４に落ちて、偏差ディスクにより封止チャンバ２０の外壁２１に向かって外方に飛び散る。このようにして、バリア流体が油保持シールド２２及び絶縁チャンバ１６に入らないことを確実にする。シャフト１２に沿って流れ出るバリア流体は封止チャンバ２０に集められるが、油保持シールド２２により、バリア流体は絶縁チャンバ１６までは移動できない。プラグ３１により閉じられた開口３０が封止チャンバ２０の下部領域の外壁２１に形成されている。集められたバリア流体はこの開口３０を通して封止チャンバ２０から出される。ここにバリア流体が継続して流れ出るラインを設けることも可能である。この場合、機械的シール装置２７、又は以下に詳しく説明するように、バリア流体圧力装置３３での許されない漏れに関する流れ出たバリア流体の量の検知を介して結論が導かれる。
【００４０】
回転するよう固定してシャフト１２に接続された軸流ファン３２がシャフト１２の軸線方向上方にシールカートリッジ２８に接合している。軸流ファン３２は、ポンプ１０の運転の間、即ち回転するシャフト１２と共に、空気流が絶縁部材１８又は絶縁チャンバ１６の方向にシールカートリッジ２８に沿って発生するように設計されている。一方でシートカートリッジ２８及び機械的シール装置２７の冷却が行われ、他方で絶縁部材１８及び絶縁チャンバ１６の加熱が行われる。
【００４１】
シャフト１２を駆動させ、それによってポンプ１０の駆動部の役割を果たす図示しない電気モータが軸流ファン３２に接合している。
【００４２】
封止システム９は、上記で既に簡単に説明したバリア流体圧力装置３３を更に有する。バリア流体圧力装置３３は、上部シリンダ端部カバー３６および下部シリンダ端部カバー３５を含むシリンダ３４を有し、２つのシリンダ基部３５及び３６がシリンダ３４の外側で互いにねじ締めされ、よってシリンダ３４は２つのシリンダ端部カバー３５、３６の間に締め付けられる。シリンダ３４は標準的な油圧シリンダとして設計されている。シリンダ３４を封止流体空間３８とバリア流体空間３９とに分割する圧力ピストン３７がシリンダ３４内に配置されている。この点において、図１に示すようなバリア流体圧力装置３３の絶縁状態では、封止流体空間３８がバリア流体空間３９の下に配置される。万一、圧力ピストン３７に漏れが発生しても、バリア流体圧力が封止流体圧力よりも高いためバリア流体のみが封止流体空間３８に入り、封止流体が出ることは不可能である。バリア流体が封止流体空間に移動すると、バリア流体は以下でより詳細に説明する接続ライン４０を通って封止チャンバ２０に流れ、そこで封止チャンバ２０の外壁２１の開口３０から流れ出る。
【００４３】
封止流体空間３８は接続ライン４０により封止チャンバ２０に接続され、その結果、封止流体圧力及びポンプ１０の取水圧力は封止流体空間３８に作用する。バリア流体空間３９は供給ライン４１及びリードオフライン４２を介して機械的シール装置２７に接続される。機械的シール装置２７のポンプリングは、バリア流体がリードオフライン４２を通って機械的シール装置２７からバリア流体空間３９まで送り出され、そこから供給ライン４１を通って再び機械的シール装置２７に戻されるように設計されている。上部シリンダ端部カバー３６は、これに必要な接続及び通路を有する。冷却リブ４３が、供給ライン４１に配置され、バリア流体を冷却する役割を果たす。さらに、対応する冷却リブがリードオフライン４２にも設けられる。一つ又は両方のラインに熱交換器を配置することも可能である。
【００４４】
圧力ピストン３７はピストンロッド４４にねじ締めされる。ピストンロッド４４は、シリンダ３４の軸線方向を向いた、バリア流体空間３９及び上部シリンダ端部カバー３６を通って延伸する。この目的の上部シリンダ端部カバー３６は、より詳細には示されないが、シールとブッシングが配置された通路４５を有する。ばね保持板４６が、圧力ピストン３７の反対側のピストンロッド４４の端部にねじ締めされる。ピストンロッド４４と同軸に配置された２つのばね４７、４８がばね保持板４６と上部シリンダ端部カバー３６との間で締め付けられる。ばね４７、４８は明確にするため一部しか示されていない。２つのばね４７、４８はピストンロッド４４を介して圧力ピストンン３７に対し追加の力を加える。ばねを１つのみ設けること、又はばねを設けないことも可能である。
【００４５】
上部シリンダ端部カバー３６の上部、ピストンロッド４４の上部及びばね４７、４８は、上部シリンダ端部カバー３６に設置され且つ接続された上部カバー４９の下方に配置される。上部カバー４９は細長い切込み５０を有し、切込みを通して、ばね保持板４６の彩色した溝形態の位置表示５１を見ることができる。ばね保持板４６の位置は、上部カバー４９の配置された位置表示５１によっても読み出され、バリア流体空間３９及び封止システム９全体に含まれるバリア流体の量に関して結論が導き出される。
【００４６】
切込み５０は、透明のプラスチックアクリル板によりふさがれる。アクリル板は、図示しないねじにより上部カバーに固定される。
【００４７】
さらに、レベル変換器５２が上部カバー４９に配置され、それにより、ピストンロッド４４の位置が電気的に感知できる。この目的のため、レベル変換器５２は、ピストンロッド４４の穴５４に前部が収容されるロッド５３を有する。レベル変換器５２は、ロッド５３の前部がどの程度まで穴５４に収容されているか検出し、それによりピストンロッド４４及び圧力ピストン３７の位置を決めることが可能である。この情報は図示しない信号ラインを介して、計測信号の形態で監視コンピュータ又はマスターコンピュータに送信できる。
【００４８】
バリア流体空間３９のバリア流体圧力、したがって機械的シール装置２７、リードオフライン４２及び供給ライン４１のバリア流体圧力は、圧力ピストン３７にかかるバリア流体空間３９の方向に作用する力により設定可能である。この力は、主に、封止流体空間３８内の封止流体圧力と、ピストンロッド４４を介して導入されて同じ方向に作用するばね４７、４８の力に基づき作用する力とから構成される。この点において、バリア流体圧力は、力が圧力ピストン３７でバランスするように設定される。この点において、圧力が作用する表面は封止流体圧力に加えて、バリア流体圧力及び追加の力に対し役割を果たす。説明された設計において、バリア流体圧力は、固定された圧力差だけ封止流体圧力よりも大きくなる。特に、表面及びばね４７、４８は、１．４〜３．０バールの圧力差となるように選択される。
【図１】
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