DE1273117B - Kompressor oder Vakuumpumpe fuer den Reaktorbetrieb - Google Patents

Description

• Kompressor oder Vakuumpumpe für den Reaktorbetrieb Die Erfindung betrifft einen Kompressor oder eine Vakuumpumpe für den Reaktorbetrieb, mit extrem hohen Betriebstemperaturen, die wesentlich über dem Schmelzpunkt eines ersten Sperrmediums liegen, und mit extrem hoher Dichtigkeit nach außen und zwischen Antriebs- und Förderseite, bei dem zwischen Antriebs- und Förderseite zwei flüssige Sperrmedien hintereinandergeschaltet sind, von denen das erste in einer an der inneren Zylinderwandung befindlichen ringartigen Kammer untergebracht ist und das zweite den Raum zwischen Antriebs- und Förderkolben ausfüllt. Eine extrem hohe Dichtigkeit wird immer dann von dem Fördermechanismus verlangt, wenn die zu fördernden Stoffe gas- oder dampfförmig sind und besondere Eigenschaften aufweisen, z. B. Giftigkeit oder Radioaktivität, so daß sie auf keinen Fall aus dem Kompressor oder der Vakuumpumpe austreten dürfen. Auch zur Förderung besonders wertvoller Medien, bei denen schon kleinste Verluste einen großen Schaden bedeuten würden, müssen Fördermechanismen verwendet werden, deren Dichtigkeit extrem hoch ist.
• Bekannt ist ein Kompressor, bei dem zwischen Antriebs- und Förderseite zwei mit flüssigen Medien gefüllte Kammern hintereinandergeschaltet sind. Diese Kammern enthalten jedoch die gleiche Flüssigkeit und stehen über ein Leistungssystem miteinander in Verbindung. Zur Abdichtung der Sperrflüssigkeit gegen das zu fördernde Medium ist hierbei eine Membran angeordnet, die die obere Sperrkammer nach oben abschließt. Die Anordnung dieser Membran, die einerseits an dem Förderkolben und andererseits an der Zylinderwandung befestigt und großen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist, macht es notwendig, daß an die Druckkammer ein kompliziertes Regelsystem angeschlossen ist, das in Abhängigkeit von der Bewegung des Förderkolbens für den Druckausgleich der in der einen Kammer befindlichen Flüssigkeit sorgt.
• Weiterhin ist es bei Kompressoren bekannt, als Abdichtung zwischen Förder- und Antriebsseite elastische Trennwände in Form eines Faltenbalges bzw. einer Membran anzuordnen. Diese Trennwände haben jedoch den Nachteil, daß sie bei längerem Betrieb infolge Ermüdung des Materials undicht werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kompressor oder eine Vakuumpumpe der eingangs genannten Art anzugeben, die beide die Forderung nach extrem hoher Dichtigkeit erfüllen, so daß sie gefahrlos zur Förderung der oben beschriebenen Medien eingesetzt werden können. Die Dichtigkeit soll dabei sowohl nach außen als auch von der Förderseite zur Antriebsseite hin gewährleistet sein bei hoher Betriebssicherheit.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das erste Sperrmedium einen hohen Siedepunkt und einen sehr hohen Dampfdruck besitzt, daß die ringartige Kammer nach oben offen ist und auf der einen Seite von der Zylinderwandung und auf der anderen Seite von einer an der Zylinderwandung befestigten, ringförmig angeordneten Trennwand begrenzt ist und daß ein mit dem Förderkolben verbundener Hohlzylinder in die ringartige Kammer eintaucht. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß ein an der Förderseite des Kompressors oder der Vakuumpumpe anstehendes gasförmiges Medium gegen die Antriebsseite und nach außen völlig abgedichtet wird. Der erfindungsgemäße Fördermechanismus ist für hohe und niedrige Förderdrücke geeignet, und es lassen sich durch ihn große und kleine Mengen transportieren. Da das in der ringartigen Kammer anstehende Sperrmedium beim Förderhub nicht bewegt wird, ist die Hubzahl pro Zeiteinheit von dieser Seite her nicht begrenzt. Durch den hohen Siedepunkt und Dampfdruck des an der Förderseite anstehenden Sperrmediums ist gewährleistet, daß das zu fördernde Medium sich nicht mit dem Sperrmedium anreichert. Der Antrieb des Kompressors oder der Vakuumpumpe kann sowohl direkt als auch indirekt erfolgen.
• Als erstes, also in der ringartigen Kammer befindliches Sperrmedium wird mit Vorteil Gallium verwendet, das bereits bei normaler Betriebstemperatur flüssig ist und einen außerordentlich hohen Dampfdruck und Siedepunkt hat.
• In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kompressors oder der Vakuumpumpe dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 einen Kompressor mit direktem Antrieb im Schnitt, F i g. 2 einen Kompressor mit indirektem Antrieb im Schnitt, F i g. 3 eine Vakuumpumpe mit indirektem Antrieb im Schnitt und F i g. 4 eine Führung für den Förderkolben eines Kompressors oder einer Vakuumpumpe.
• In der F i g. 1 ist ein Teil eines Zylinders 1 eines Kompressors dargestellt, in dem erfindungsgemäß eine Sperrflüssigkeit vorgesehen ist. Diese Sperrflüssigkeit, z. B. Gallium, befindet sich in einer an der inneren Zylinderwand angebrachten ringartigen Kammer 2, und zwar zwischen dem Antriebskolben 3 und dem Förderkolben 4 des Kompressors. Mit dem Förderkolben 4 fest verbunden ist ein dünnwandiger Hohlzylinder 5, der auf seinem ganzen Umfang in die ringartige Kammer 2 eintaucht. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß ein an der Förderseite 6 des Kompressors anstehendes Medium gegen die Antriebsseite 7 völlig abgedichtet wird, da das in der ringartigen Kammer 2 befindliche Gallium als Diffusionssperre wirkt. Um zu erreichen, daß beim Druckhub so wenig Gallium wie möglich aus der ringartigen Kammer 2 herausgedrückt wird, ist in dieser Kammer 2 ein Labyrinthsystem 8 eingebaut. Mit der ringartigen Kammer 2 ist eine ebenfalls ringförmig angeordnete Auffangschale 9 verbunden, die eventuell aus der ringartigen Kammer 2 herausgedrückte Galliummengen in die Kammer zurückleitet.
• In der F i g. 2 ist ein erfindungsgemäßer Kompressor gezeigt, dessen Antrieb indirekt erfolgt. Das zwischen dem Antriebskolben 3 und dem Förderkolben 4 befindliche Antriebsmittel dient gleichzeitig als Schmiermittel für den Antriebskolben 3 und den Förderkolben 4, der auf der Antriebsseite eine Führung 10 aufweist. Zwischen den beiden Kolben befindet sich wieder die ringartige Kammer 2, welche Gallium als erste Sperrflüssigkeit enthält. Eine zweite Diffusionssperre wird von dem Antriebsmittel gebildet, das einen weit niedrigeren Siedepunkt als Gallium hat und eine eventuelle Gasdiffusion an der Zylinderwand entlang von der Förder- zur Antriebsseite 6, 7 unterbindet. Ferner bewirkt das Antriebsmittel Druckausgleich für das Gallium, so daß sich bei indirektem Antrieb der Einbau eines Labyrinthsystems in die ringartige Kammer 2 erübrigt.
• Die F i g. 3 zeigt den Teil eines Zylinders 1 einer Vakuumpumpe, deren Antrieb durch den Kolben 3 über das Antriebs- und Schmiermittel erfolgt, das gleichzeitig als zweite Diffusionssperre dient. Da bei diesem Fördermechanismus die Gefahr besteht, daß bei Unterdruck das Antriebsmittel ausdampft, ist zwischem dem Antriebskolben 3 und dem Förderkolben 4 eine bewegliche Kopplung 11 vorgesehen, die z. B. die in der F i g. 3 dargestellte Form haben kann.
• In der F i g. 4 ist ein Fördermechanismus gezeigt, bei dem der Förderkolben 4 eine etwas andersartig gestaltete Führung 12 aufweist als der in der F i g. 2 dargestellte.
• Die Führung erfolgt jedoch auch hier auf der Antriebsseite des Förderkolbens 4, so daß bei indirektem Antrieb Förder- und Antriebskolben 3, 4 gemeinsam durch das Antriebsmittel geschmiert werden, wenn z. B. Öl oder Glyzerin als Antriebsmittel verwendet wird. Bei direktem Antrieb wird die Schmierung von Antriebs- und Förderkolben 3, 4 getrennt vorgenommen, und zwar kann sie wegen der günstigen Anordnung der Führung 12 von dem Zwischenraum zwischen Antriebs- und Förderkolben 3, 4 aus erfolgen.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Kompressor oder Vakuumpumpe für den Reaktorbetrieb mit extrem hohen Betriebstemperaturen, die wesentlich über dem Schmelzpunkt eines ersten Sperrmediums liegen, und mit extrem hoher Dichtigkeit nach außen und zwischen Antriebs- und Förderseite, bei dem zwischen Antriebs- und Förderseite zwei flüssige Sperrmedien hintereinandergeschaltet sind, von denen das erste in einer an der inneren Zylinderwandung befindlichen ringartigen Kammer unter-. gebracht ist und das zweite den Raum zwischen Antriebs- und Förderkolben ausfüllt, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das erste Sperrmedium einen hohen Siedepunkt und einen sehr hohen Dampfdruck besitzt, daß die ringartige Kammer (2) nach oben offen ist und auf der einen Seite von der Zylinderwandung und auf der anderen Seite von einer an der Zylinderwandung befestigten, ringförmig angeordneten Trennwand begrenzt ist und daß ein mit dem Förderkolben verbundener Hohlzylinder (5) in die ringartige Kammer (2) eintaucht.
2. 2. Kompressor oder Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der ringartigen Kammer (2) befindliche Sperrmedium Gallium ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr.1361849; USA.-Patentschriften Nr. 1651964, 1593 838.