DE1550050B2

DE1550050B2 - Vorrichtung mit mindestens einer als Rollmembran ausgebildeten Abdichtung

Info

Publication number: DE1550050B2
Application number: DE1550050A
Authority: DE
Inventors: Herman Henricus Maria Van Der Emmasingel Eindhoven Aa (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1966-03-22
Filing date: 1967-03-20
Publication date: 1974-08-22
Also published as: NL6603707A; ES338248A1; DK121413B; BE695860A; GB1183602A; SE328956B; NL147225B; DE1550050C3; US3547005A; CH469213A; NO117820B; DE1550050A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die mindestens eine als Rollmembran ausgebildete Abdichtung zwischen zwei koaxial angeordneten gegeneinander bewegbaren Elementen enthält und die einen Raum, in dem sich ein Gas, und einen Raum, in dem sich wenigstens im normalen Betrieb eine Flüssigkeit befindet, voneinander trennt, wobei die Rollmembran mit der konkaven oder konvexen Seite dem Gasraum zugekehrt ist und die Vorrichtung Pump-

3 4

mittel enthält, um dem betreffenden Flüssigkeitsraum steigt bzw. bis unter einen gegebenenfalls einstellba-

Flüssigkeit zuzuführen, und ferner eine Regelvorrich- ren Mindestwert absinkt, Mittel aus dem erwähnten

tung vorgesehen ist, um Flüssigkeit aus dem Flüssig- Raum in den Flüssigkeitsraum zu bringen,

keitsraum abzuführen, wenn die Druckdifferenz über Wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die

der Rollmembran bis unter einen gegebenenfalls ein- 5 Druckdifferenz über der Rollmembran zu groß bzw.

stellbaren Mindestwert absinkt bzw. einen gegebe- zu klein wird, wird dem Flüssigkeitsraum unter der

nenfalls einstellbaren Höchstwert übersteigt. Rollmembran zusätzliches Mittel zugeführt, so daß

Bekannte Vorrichtungen der beschriebenen Art jederzeit eine gute Abstützung der Rollmembran ersind z.B. Heißgaskolbenmaschinen, Verdichter usw. reicht wird. Dies ermöglicht es, die Vorrichtung so-

Bei diesen Maschinen ist eine Rollmembranab- io fort mit dem erwünschten Betriebsdruck anlaufen zu dichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinder lassen, während weiter ein Schutz vor im Betrieb aufvorhanden, die verhüten soll, daß einerseits gasför- tretenden Störungen in der Flüssigkeitszufuhr zum miges Mittel aus dem Arbeitsraum wegleckt und an- Flüssigkeitsraum erhalten wird, durch die in diesem dererseits Verunreinigungen, wie Schmiermittel, in Raum ein Flüssigkeitsmangel auftreten und die den Arbeitsraum gelangen. 15 Druckdifferenz über der Rollmembran zu groß

Die Rollmembran begrenzt dabei mit ihrer vom bzw. zu klein werden könnte. Die Vorrichtungen zur Arbeitsraum abgekehrten Seite einen Flüssigkeits- Zufuhr zusätzlichen Mittels zum Flüssigkeitsraum raum. Diesem Raum kann durch Pumpmittel Flüs- können aus einer Pumpe bestehen,
sigkeit zugeführt werden, wobei eine Regelvorrich- Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfintung dafür sorgt, daß so viel Flüssigkeit aus dem 20 dungsgemäßen Vorrichtung ist der Druck des Mittels Raum abgeführt wird, daß bei einer Rollmembran, im erwähnten Raum stets höher als der Druck im die dem Gasraum ihre konkave Seite zukehrt, die Flüssigkeitsraum, wobei im Verbindungskanal ein reDruckdifferenz über der Rollmembran nicht unter gelbares Abschlußglied vorgesehen ist, das sich öffeinen bestimmten Mindestwert absinkt und daß bei net, wenn die Druckdifferenz über der Rollmembran einer Rollmembran, die dem Gasraum die konvexe 25 einen gegebenenfalls einstellbaren Höchstwert überSeite zukehrt, diese Druckdifferenz einen bestimmten steigt bzw. bis unter einen gegebenenfalls einstell-Höchstwert nicht übersteigt. baren Mindestwert absinkt. Das Abschlußglied kann

Bei diesen bekannten Vorrichtungen kann der Fall dabei aus einem federbelasteten Rückschlagventil

eintreten, daß aus irgendeinem Grunde die Pumpmit- oder einem durch die Druckdifferenz über die RoIl-

tel nicht genügend Flüssigkeit zuführen. Dabei 30 membran gesteuerten Absperrventil bestehen. Das

nimmt die Flüssigkeitsmenge im Flüssigkeitsraum Mittel fließt infolge der herrschenden Druckdifferenz

durch Leckage ab. Dies bedeutet, daß bei einer kon- selbsttätig in den Flüssigkeitsraum,

kaven Membran die Druckdifferenz über der Roll- Bei einer weiteren Ausführungsform der Vorrich-

membran zunimmt und auf die Dauer so groß wird, tung gemäß der Erfindung steht der Flüssigkeitsraum

daß die Rollmembran schadhaft wird. Bei einer kon- 35 über den Verbindungskanal in offener Verbindung

vexen Membran dagegen nimmt die Druckdifferenz mit dem erwähnten Raum, in dem sich Flüssigkeit

ab, wodurch in einem gewissen Augenblick die Roll- unter einem Druck befindet, der stets nahezu gleich

membran nicht mehr gestreckt ist, was zur Faltenbil- dem Druck im Gasraum abzüglich bzw. zuzüglich

dung und dadurch zur Schädigung der Rollmembran des erwünschten Differenzdrucks über der Rollmem-

führt. 40 bran ist.

Bei den bekannten Vorrichtungen sind die Pump- Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der mittel meistens unmittelbar mit der Welle dieser Vor- Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der die Rollrichtungen gekuppelt. Beim Stillstand der Vorrich- membran dem Gasraum ihre konkave Seite zukehrt, tungen wird somit keine Flüssigkeit mehr zugeführt. schließt sich der erwähnte, an den Flüssigkeitsraum Es leckt jedoch während des Stillstands Flüssigkeit 45 angeschlossene mit einem Abschlußglied versehene aus dem Flüssigkeitsraum weg. Wenn die Vorrich- Verbindungskanal am anderen Ende unmittelbar an tung wieder in Betrieb gesetzt wird, ist deshalb an- den durch die Rollmembran abgedichteten Gasraum fangs keine oder nicht genügend Flüssigkeit für die an. Bei dieser Vorrichtung wird, wenn die Druckdif-Abstützung der Rollmembran vorhanden. Wenn im ferenz über der Rollmembran einen Höchstwert Arbeitsraum sofort der erwünschte Betriebsdruck 50 übersteigt, d. h., wenn nicht genügend Flüssigkeit im herrscht, bedeutet dies, daß die Druckdifferenz über Flüssigkeitsraum vorhanden ist, zeitweilig statt einer der Rollmembran einen unzulässigen Wert hat. Aus Flüssigkeitsabstützung eine Gasabstützung angediesem Grunde war es bisher unmöglich, die Vor- wandt.

richtung sofort mit dem erwünschten Betriebsdruck Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der in Betrieb zu setzen. 55 Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der die Roll-Die Erfindung bezweckt, eine mit einer Rollmem- membran dem Gasraum ihre konvexe Seite zukehrt, branabdichtung versehene Vorrichtung der beschrie- ist dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte, an benen Art zu schaffen, die ohne weiteres mit dem er- den Flüssigkeitsraum angeschlossene, mit einem Abwünschten Betriebsdruck in Betrieb gesetzt werden schlußglied versehene Verbindungskanal am anderen kann, ohne daß dabei die Rollmembran unzulässig 60 Ende an einen völlig mit Flüssigkeit gefüllten weitebeansprucht wird. ren Raum angeschlossen ist, der durch eine frei be-

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch ge- wegliche Wand oder einen frei beweglichen Wandteil

kennzeichnet, daß der erwähnte Flüssigkeitsraum vom durch die Rollmembran abgedichteten Gasraum

über einen Verbindungskanal mit einem Raum ver- getrennt ist. Somit steht die Flüssigkeit in diesem zu-

bunden ist, in dem sich Gas und/oder Flüssigkeit be- 65 sätzlichen Raum unter einem Druck, der gleich dem

findet, wobei Vorrichtungen vorgesehen sind, um, im abgedichteten Gasraum herrschenden Druck ist.

wenn die Druckdifferenz über der Rollmembran Wenn jetzt die Druckdifferenz über der Rollmem-

einen gegebenenfalls einstellbaren Höchstwert über- bran den eingestellten Höchstwert übersteigt, wird

5 6

das Abschlußglied im Verbindungskanal geöffnet, so benförmige Körper mit einer Kolbenstange versehen daß Flüssigkeit aus dem Zusatzraum in den Flüssig- ist, die durch die Wand des Pufferraums hindurchgekeitsraum gedrückt wird. Auch hier wird erreicht, führt ist, und wobei sowohl zwischen dem kolbenfördaß die Druckdifferenz über der Rollmembran stets migen Körper und dem Zylinder als auch zwischen in den gewünschten Schranken bleibt. 5 der Kolbenstange und der Wand des Pufferraums Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausführungs- eine Abdichtung vorhanden ist, ist dadurch gekennform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der zeichnet, daß nur die Abdichtung zwischen der KoI-die Rollmembran dem Gasraum ihre konvexe Seite benstange und der Wand des Pufferraums als eine zukehrt, schließt sich der erwähnte, an den Flüssig- Rollmembran ausgebildet ist, wobei der an den Flüskeitsraum angeschlossene, mit einem Abschlußglied io sigkeitsraum unter der Rollmembran angeschlossene, versehene Verbindungskanal am anderen Ende an mit einem Abschlußglied versehene Verbindungskaeinen Behälter an, in dem sich Gas und/oder Flüssig- nal am anderen Ende in den Pufferraum mündet, keit unter einem Druck befindet, der mindestens Diese Vorrichtung kann jederzeit, auch wenn im gleich dem Druck im abgedichteten Gasraum zuzüg- Flüssigkeitsraum nicht genügend Flüssigkeit zur Ablich des mindestzulässigen Differenzdrucks über der 15 Stützung der Rollmembran vorhanden ist, sofort mit Rollmembran ist. Wenn die Rollmembran dem Gas- dem erwünschten Arbeitsdruck im Arbeitsraum und raum ihre konvexe Seite zukehrt, muß der Druck im im Pufferraum in Betrieb gesetzt werden. In diesem Flüssigkeitsraum immer um einen bestimmten Betrag Fall öffnet sich das Abschlußglied im Verbindungshöher als der im abgedichteten Gasraum sein. Dies kanal, und die Rollmembran wird zeitweilig durch bedeutet, daß wenn diesem Raum ein Mittel züge- 20 Gas unter dem im Pufferraum herrschenden Druck führt werden soll, dieses Mittel unter einem Druck abgestützt. Nach einiger Zeit haben die Pumpmittel zugeführt werden können muß, der höher als der er- genug Flüssigkeit zugeführt, und die Rollmembran wünschte Druck in diesem Raum ist. Um das zu er- wird nun durch Flüssigkeit abgestützt, reichen, ist gemäß der Erfindung ein gesonderter Be- Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erhälter vorgesehen, in dem der erwünschte hohe 25 findungsgemäßen Vorrichtung ist als eine Heißgas-Druck herrscht. kolbenmaschine vom Verdrängertyp ausgebildet und Um dafür zu sorgen, daß unmittelbar nach dem enthält mindestens einen Zylinder mit einem in ihm Öffnen des Abschlußgliedes im erwähnten Verbin- bewegbaren Kolben und gegebenenfalls einen Verdungskanal der Druck im Flüssigkeitsraum den er- dränger zur Änderung der Volumina eines Kompreswünschten Wert annimmt, ist gemäß einer weiteren 30 sions- und eines Expansionsraumes mit unterschied-Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfin- liehen mittleren Temperaturen, die miteinander in dung der Verbindungskanal so ausgebildet, daß er Verbindung stehen, wobei sich in dieser Verbindung einen geringen Strömungswiderstand hat. ein Regenerator befindet, durch den ein Arbeitsmit-Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungs- tel hin- und herströmen kann und der Kolben mit form der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der 35 seiner vom Arbeitsraum abgekehrten Seite einen Pufsich der erwähnte, an den Flüssigkeitsraum ange- ferraum mit einem derartigen Volumen begrenzt, daß schlossene Verbindungskanal am anderen Ende an die von der Kolbenbewegung herbeigeführten VoIueinen gasgefüllten Raum anschließt, ist die erwähnte menänderungen nahezu keine Druckänderung zur Regeleinrichtung auch im Verbindungskanal aufge- Folge haben, wobei der Kolben mit einer durch die nommen. Dies hat den Vorteil, daß das als zeitweili- 4° Wand des Pufferraumes hindurchgeführten Kolbenges Abstützmittel benutzte Gas nach der Inbetrieb- stange und der Verdränger mit einer durch den Kolsetzung der Pumpmittel wieder als erstes aus dem ben und die Kolbenstange hindurchgeführten Ver-Flüssigkeitsraum abgeführt wird. drängerstange verbunden ist und wobei Abdichtun-Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der er- gen zwischen dem Kolben und dem Zylinder, zwifindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekenn- 45 sehen der Kolbenstange und der Wand des Pufferzeichnet, daß, während sich der erwähnte an den raumes und zwischen dem Kolben und der Ver-Flüssigkeitsraum angeschlossene Verbindungskanal drängerstange vorgesehen sind. Diese Vorrichtung ist am anderen Ende an einen gasgefüllten Raum an- dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung zwischließt, wenigstens dann, wenn das Abschlußglied sehen der Kolbenstange und der Pufferraumwand die geöffnete Stellung einnimmt, im durch die Roll- 50 aus einer Rollmembranabdichtung besteht, wobei die membran abgedichteten Gasraum nahezu keine Abdichtung zwischen dem Kolben und der Ver-Druckschwankungen auftreten. Weil Gas eine ge- drängerstange aus einer nicht hermetischen Abdichwisse Kompressibilität hat, wird, wenn im abgedich- tung und einer Rollmembranabdichtung besteht, woteten Raum Druckschwankungen auftreten, auch das bei der Raum zwischen diesen beiden Abdichtungen Gas im Flüssigkeitsraum abwechselnd stärker oder 55 in offener Verbindung mit dem Pufferraum steht und weniger stark zusammengedrückt, so daß Volumen- wobei die beiden unter den Rollmembranen vorhanänderungen auftreten, durch die die Rollmembran denen Flüssigkeitsräume miteinander in offener Verstärker oder weniger stark gedehnt wird, was ihre bindung stehen, wobei sich an wenigstens einen die-Lebensdauer beeinträchtigt. ser Flüssigkeitsräume der erwähnte mit einem Ab-Eine weitere Ausführungsform der erfindungsge- 60 schlußglied versehene Verbindungskanal anschließt, mäßen Vorrichtung, die mindestens einen Zylinder der diese Räume mit dem Pufferraum verbindet. Auf mit einem darin bewegbaren kolbenförmigen Körper diese Weise ergibt sich eine völlig zufriedenstellende enthält, der mit einer Seite das Volumen eines Ar- Abdichtung einer Heißgaskolbenmaschine vom Verbeitsraumes zu ändern vermag und mit der anderen drängertyp, die ohne Nachteile für die Rollmembra-Seite einen Pufferraum mit solch einem Volumen be- 65 nen sofort mit dem erwünschten Betriebsdruck in grenzt, daß die durch die Kolbenbewegung erzeugten Betrieb gesetzt werden kann, wobei, wenn sich unter Volumenänderungen nahezu keine Druckänderungen den Rollmembranen nicht genügend Flüssigkeit bein diesem Pufferraum herbeiführen, wobei der kol- findet, diese zeitweilig vom Gas aus dem Pufferraum

abgestützt werden. Weil im Pufferraum nahezu keine bei je nach der Lage der Membran 12 eine Leitung Druckänderungen auftreten, beeinträchtigt diese Gas- 20 entweder abschließen oder öffnen kann, abstützung die Rollmembranen nicht. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist wie

Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß die Erfin- folgt: Bei normalem Betrieb führt der Ölpumpring9 dung es auf sehr einfache Weise ermöglicht, Vorrich- 5 dem Flüssigkeitsraum 6 Öl zu. Dadurch nimmt das rungen, die durch Flüssigkeit abgestützte Rollmem- Volumen des im Raum 6 befindlichen Öls zu, was branabdichtungen enthalten, sofort mit den er- zur Folge haben würde, daß die Druckdifferenz über wünschten Betriebsdrücken in Betrieb zu setzen, der Rollmembran 5 abnehmen würde. Die Membran während diese Maßnahme im Betrieb beim Auftreten 12 in der Regeleinrichtung 10 steht unter der Einwirvon Störungen in der Zufuhr von Flüssigkeit in den io kung einer Druckfeder 22, die so eingestellt ist, daß Flüssigkeitsraum unter den Rollrnembranen als Si- das Ventil 18 die Flüssigkeitsableitung 17 freigibt, cherung wirkt, so daß diese Rollmembranen nicht wenn die Druckdifferenz zwischen dem Gas im einer übermäßigen Druckdifferenz ausgesetzt wer- Raum 4 und der Flüssigkeit im Raum 6 einen beden. stimmten Wert, z. B. 5 atm, erreicht hat. Das dann

' Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den 15 noch vom Pumpring 9 zugeführte öl verschwindet Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden somit sofort durch die Ölableitung 17 aus dem näher beschrieben. Es zeigen Raum 6. Diese sogenannte Durchspülung des Öls im

Fig. 1, 2 und3 schematisch im Schnitt drei Aus- Raum6 hat den Vorteil, daß etwaiges durch die führungsformen von Vorrichtungen, die mit durch Rollmembran hindurchdiffundiertes Gas mit dem abFlüssigkeit abgestützten Rollmembranabdichtungen 20 geführten Öl aus dem Raum 6 verschwindet, so daß versehen sind, wobei jeweils die Rollmembran dem keine Gefahr besteht, daß zu einem bestimmten Zeitabgedichteten Gasraum ihre konkave Seite zukehrt, punkt das diffundierte Öl die Sättigungskonzentra-F i g. 4 und 5 schematisch im Schnitt zwei Ausfüh- tion überschreitet, wodurch Dampfblasen gebildet rungsformen von Vorrichtungen, die mit durch Flüs- werden würden, was die Abstützung der Rollmemsigkeit abgestützten Rollmembranabdichtungen ver- 25 bran 5 etwas nachgiebig machen würde. Auf diese sehen sind, wobei jeweils die Rollmembran dem Gas- Weise wird verhütet, daß die Druckdifferenz über raum ihre konvexe Seite zukehrt, der Rollmembran 5 kleiner als ein eingestellter Min-

F i g. 6 schematisch eine mit einer Rollmembran- destwert wird.

abdichtung versehene Vorrichtung, bei der, wenn die Beim Stillstand der Vorrichtung leckt die Flüssig-

Druckdifferenz über die Rollmembran unter einen 30 keit aus dem Raum 6 langsam weg. Wenn nachher bestimmten Wert absinkt, mit Hilfe einer zusätzli- die Vorrichtung dennoch sofort mit dem erwünschchen Pumpe dem Raum unter der Rollmembran ten Arbeitsdruck im Raum 4 in Betrieb gesetzt wer-Flüssigkeit zugeführt wird, den soll, ist für die Abstützung der Rollmembran 5

F i g. 7 und 8 schematisch und nicht maßstabge- keine Flüssigkeit vorhanden, so daß über der Rollrecht zwei Ausführungsformen von Heißgaskolben- 35 membran eine sehr große Druckdifferenz auftritt, maschinen vom Verdrängertyp, die mit einem Puffer- Dies wird bei der Vorrichtung nach F i g. 1 dadurch raum unter dem Kolben versehen sind und bei denen verhindert, daß, wenn die Druckdifferenz über der durch Flüssigkeit abgestützte Rollmembranabdich- Membran 12 in der Vorrichtung 10 einen bestimmtungen Verwendung finden. ten Wert übersteigt, diese Membran so weit herunter-

In F i g. 1 bezeichnet 1 einen Zylinder, in dem ein 40 gedrückt wird, daß der Schieber 19 die Leitung 20 Kolben 2, der über eine Kolbenstange 3 mit einem freigibt, wodurch Gas aus dem Raum 4 über die Leinicht dargestellten Triebwerk verbunden ist, beweg- tungen 16 und 20 in die Räume 6 und 13 gelangt. Inbar ist. Bei seiner Bewegung ändert der Kolben 2 mit folgedessen wird die Rollmembran 5 zeitweilig durch der Oberseite das Volumen eines Arbeitsraumes 4, in Gas abgestützt. Dies wirkt sich für die Rollmembran dem sich Gas befindet. Die Abdichtung zwischen 45 nicht schädlich aus, sofern im Raum 4 keine oder na-Kolben 2 und Zylinder 1 besteht aus einer Rollmem- hezu keine Druckschwankungen auftreten. So wird bran 5, die wenigstens im normalen Betrieb durch die Rollmembran dennoch in richtiger Weise abgeeine Flüssigkeit abgestützt wird, die sich in einem stützt und gestreckt gehalten, und die Vorrichtung Flüssigkeitsraum 6 unter der Rollmembran befindet. kann in diesem Fall ohne weiteres bei erwünschtem Der Flüssigkeitsraum 6 ist an der Oberseite durch die 50 Betriebsdruck im Raum 4 anlaufen. Es ist erwünscht, Rollmembran und an der Unterseite durch die bei- daß die Leitungen 16, 20 und 14 bei dieser Vorrichden Ringflächen 7 und 8 mit gleichem Flächeninhalt tung einen geringen Strömungswiderstand haben, so begrenzt, so daß bei der Bewegung des Kolbens das daß das Gas aus dem Raum 4 ohne Verzögerung in Volumen des Raumes 6 konstant bleibt. Der KoI- den Raum 6 eintreten kann. Die Leitung 20 mündet ben2 trägt weiter einen Ölpumpring 9, der auf der 55 in unmittelbarer Nähe der Ableitung 17, so daß das Zylinderwand befindliches Schmieröl in den Raum 6 aus dem Raum 4 in den Raum unter der Rollmempumpt. Zur Aufrechterhaltung einer konstanten bran gelangte Gas bei Zufuhr von Flüssigkeit durch Druckdifferenz über der Rollmembran 5 ist eine Re- die Pumpe 9 möglichst schnell aus dem Flüssigkeitsgelvorrichtung 10 vorgesehen. Diese besteht aus raum verschwinden kann.

einem Gehäuse 11, das durch eine Membran 12 in 60 F i g. 2 zeigt eine Vorrichtung, die im großen und zwei Teile geteilt ist. Der Teil 13 steht über eine Lei- ganzen der Vorrichtung nach F i g. 1 entspricht. Der tung 14 mit dem Flüssigkeitsraum 6 und der Teil 15 Flüssigkeitsraum 6 steht jedoch bei dieser Vorrichüber eine Leitung 16 mit dem Gasraum 4 in Verbin- tung nicht mit dem Arbeitsraum 4, sondern über dung. An den Teil 13 schließt sich weiter eine Flüs- einen Verbindungskanal 25 mit einem Flüssigkeitsbesigkeitsabfuhrleitung 17 an, die durch ein mit der 65 hälter 26 in Verbindung. Der Flüssigkeitsbehälter 26 Membran 12 verbundenes Ventil 18 abgeschlossen ist oben durch einen frei bewegbaren kolbenförmigen werden kann. Die Membran trägt weiter ein Gleit- Körper 27 abgedichtet, der Raum 26 von einem stück 19, das in der Leitung 16 bewegbar ist und da- Raum 28 abgrenzt, der in offener Verbindung mit

9 10

dem Gasraum 4 steht. Die bedeutet, daß die Flüssig- einem Druck befindet, der mindestens gleich derr keit im Raum 26 stets unter dem Druck steht, der im Druck im Gasraum 4 zuzüglich der erwünschter Raum 4 herrscht. Wenn jetzt beispielsweise beim An- Druckdifferenz über der Rollmembran 5 ist. In de: lauf im Raum 6 keine oder nicht genügend Flüssig- Leitung 35 befindet sich ein Absperrventil 37, das ir keit vorhanden ist, wird die Membran 12 der Regel- 5 Abhängigkeit von der Bewegung der Membran 12 einrichtung 10 wiederum so weit heruntergedrückt, geöffnet und geschlossen wird. Wenn aus irgendeidaß das Absperrventil 29 geöffnet wird, wodurch nem Grund nicht genügend Flüssigkeit im Raum 6 Flüssigkeit aus dem Raum 26 in den Raum6 ge- vorhanden ist, was z.B. bei der Inbetriebsetzung der drückt wird. Auch hier ist ein niedriger Strömungs- Vorrichtung der Fall sein kann, nimmt die Membran widerstand der Leitung 25 erforderlich, so daß der io 12 eine solche Lage ein, daß das Absperrventil 37 Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Ab- geöffnet wird, so daß Mittel aus dem Behälter 36 sperrventil 29 geöffnet wird, und dem Zeitpunkt, zu über die Leitung 35 in den Raum unter der RoIldem Flüssigkeit aus dem Raum 26 den Raum 6 füllt, membran gelangt. Durch dieses Mittel wird die Rollgering ist. Bei dieser Vorrichtung wird die Rollmem- membran dann abgestützt. Wenn im Raum 4 keine bran 5 immer durch Flüssigkeit abgestützt, was diese 15 oder nahezu keine Druckschwankungen auftreten, Vorrichtung auch ohne weiteres für schwankende kann das Mittel im Behälter 36 ein Gas sein. Ande-Drücke im Gasraum 4 geeignet macht. renfalls ist es erwünscht, als Mittel eine Flüssigkeit

F i g. 3 stellt eine Vorrichtung dar, die den Vor- zu benutzen. Auf diese Weise wird wiederum errichtungen nach den vorangehenden Figuren ent- reicht, daß zu den Zeitpunkten, zu denen der Pumpspricht. Bei dieser Vorrichtung ist die Regeleinrich- 20 ring 9 nicht genügend Flüssigkeit liefert oder noch tung 10 größer ausgebildet, so daß im Raum 13 eine nicht hat liefern können, zeitweilig einer anderen erheblich größere Flüssigkeitsmenge vorhanden ist. Quelle Abstützungsmittel entnommen wird. Bei der Der Raum 13 steht über einen offenen Verbindungs- Vorrichtung nach F i g. 4 wird zeitweilig einem zukanal 14 mit dem Flüssigkeitsraum 6 in Verbindung. sätzlichen Hochdruckbehälter 36 Abstützungsmittel Der Raum 13 wird durch einen frei bewegbaren kol- 25 entnommen.

benförmigen Körper 30 vom Raum 15 getrennt, der Auch die Vorrichtung nach Fig. 5 enthält eine RoIl-

mit dem Gasraum 4 in offener Verbindung steht. membran 5, die dem Gasraum 4 ihre konvexe Seite

Am Kolbenkörper 30 greift eine Feder 31 mit fla- zukehrt. Dies bedeutet, daß für eine gute Abstützung eher Kennlinie an. Dadurch ist der Druck in der der Rollmembran der Flüssigkeitsdruck im Raum 6 Flüssigkeit stets um einen bestimmten Betrag nied- 30 immer um einen bestimmten Betrag höher als der riger als der Gasdruck im Raum 15 bzw. 4. Mit dem Gasdruck sein muß. Dies wird dadurch erreicht, daß kolbenförmigen Körper 30 sind Führungsglieder 32 die Feder 31 oberhalb des Kolbens 30 angeordnet verbunden, die eine Platte 33 führen können, mit der ist, so daß am Kolben zur Flüssigkeit hin gerichtete der Ventilschaft eines Ventils 34 verbunden ist. Federkräfte angreifen. Weiter entsprechen der Bau

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist wie 35 und die Wirkungsweise dieser Vorrichtung denen der folgt. in F i g. 3 dargestellten Vorrichtung.

Vom Pumpring 9 wird dem Raum 6 Flüssigkeit zu- Selbstverständlich müssen in den Fällen, in denen

geführt. Wenn sich in den Räumen 6 und 13 so viel während der Anlaufzeit eine Flüssigkeit oder ein Gas Flüssigkeit befindet, daß der Flüssigkeitsdruck gleich aus einem zusätzlichen Behälter unter die Rollmemdem Gasdruck in den Räumen 15 und 4 abzüglich 40 bran gebracht wird, im Betrieb diese zusätzlichen Beeines Drucks ist, der der von der Feder 31 auf den hälter wieder mit der erforderlichen Flüssigkeit bzw. Kolben 30 ausgeübten Kraft entspricht, wird bei wei- dem erforderlichen Gas versehen werden. Dies kann terer Flüssigkeitszufuhr das Ventil 34 angehoben, so mit einer Pumpe oder einem Verdichter erfolgen, die daß Flüssigkeit aus dem Raum 13 abgeführt wird. bzw. der mit der Welle der Vorrichtung gekuppelt

Wenn aus irgendeinem Grunde ungenügend Flüs- 45 ist.

sigkeit in den Räumen 6 und 13 vorhanden ist, sorgt F i g. 6 zeigt eine Vorrichtung, die im großen und

der Gasdruck im Raum 15 dafür, daß der Kolben 30 ganzen denjenigen der vorhergehenden Figuren entheruntergedrückt wird. Dadurch wird zunächst das spricht. Bei dieser Vorrichtung steht der Flüssigkeits-Ventil 34 auf seinen Sitz und dann Flüssigkeit aus raum 6 über eine Leitung 40 mit einem Flüssigkeitsdem Raum 13 in den Raum 6 gedrückt, so daß die 5° behälter 41 in Verbindung. In der Leitung 40 ist eine Rollmembran gut durch Flüssigkeit abgestützt bleibt. Pumpe 42 angebracht, die Flüssigkeit aus dem Raum F i g. 4 zeigt eine Vorrichtung, bei der die Roll- 41 zum Flüssigkeitsraum 6 fördern und in der Zeitmembran 5 dem Gasraum 4 ihre konvexe Seite zu- einheit mehr Flüssigkeit als der Ölpumpring 9 liefern kehrt. Dies bedeutet, daß, soll die Rollmembran rieh- kann. Die Regelung der Flüssigkeitszufuhr zum tig abgestützt und gestreckt gehalten werden, der 55 Raum 6 kann in zweierlei Weise erfolgen. Erstens Druck in der Flüssigkeit im Raum 6 immer um einen kann die Pumpe 42 schrittweise angetrieben werden gewissen Betrag höher als der Druck des Gases im in dem Sinne, daß in Abhängigkeit von der Lage der Raum 4 sein muß. Dies wird dadurch erreicht, daß Membran 12 die Regelung 43 den Antrieb ein- oder die Feder 22 in der Regeleinrichtung 10 oberhalb der ausschaltet. Zweitens kann die Pumpe 42 kontinuier-Membran 12 angeordnet wird. Wenn der Druck der 60 lieh in Betrieb sein, wobei in der Leitung 40 ein reFlüssigkeit im Raum 6 zu hoch wird, d. h., wenn die gelbares Absperrventil 44 angebracht und zudem Druckdifferenz über der Rollmembran einen gewis- eine die Pumpe 42 überbrückende Nebenleitung 45 sen Wert überschreitet, wird das Ventil 18 angeho- vorgesehen ist. Das regelbare Absperrventil wird daben, so daß durch die Ableitung 17 öl aus dem bei in Abhängigkeit von der Lage der Membran 12 Raum 6 abgeführt werden kann. Der Flüssigkeits- 65 durch die Regeleinrichtung 43 betätigt. Wenn nicht raum 6 steht über eine Leitung 35 mit geringem Strö- genug Flüssigkeit im Raum 6 vorhanden ist, wird diemungswiderstand mit einem Behälter 36 in Verbin- ser Mangel sehr schnell durch die Pumpe 42 behodung, in dem sich ein Gas oder eine Flüssigkeit unter ben.

11 12

F i g. 7 zeigt eine Heißgaskolbenmaschine vom membranen 82 und 83 durch Gas abgestützt werden. Verdrängertyp schematisch und nicht maßstabge- Dies ist hier jedoch sehr gut möglich, weil dadurch, recht. Diese Maschine enthält einen Zylinder 70, in daß der Arbeitsraum mit einem anderen Raum in dem sich ein Kolben 72 und ein Verdränger 73 be- Verbindung steht, während der Anlaufzeit keine wegen können. Der Kolben 72 und der Verdränger 5 Druckänderungen auftreten, so daß die Gasabstüt-73 sind durch eine Kolbenstange 74 bzw. einer Ver- zung für die Rollmembranen genügt,
drängerstange 75 mit einem nicht dargestellten F i g. 8 zeigt eine andere Ausführungsform der in Triebwerk verbunden, das diese Körper mit der er- F i g. 7 dargestellten Heißgaskolbenmaschine. Bei wünschten Phasendifferenz bewegen kann. Der KoI- dieser Maschine besteht die Abdichtung zwischen ben 72 begrenzt mit der Oberseite einen Kompres- 10 dem Kolben 72 und dem Zylinder 70 aus Kolbenrinsionsraum 76, während der Verdränger 73 mit der gen 100. Die Abdichtung zwischen dem Kolben 72 Oberseite einen Expansionsraum 77 begrenzt. Der und der Verdrängerstange 75 besteht aus Kolbenrin-Kompressionsraum 76 und der Expansionsraum 77 gen 101. Die Abdichtung zwischen der Kolbenstange stehen über einen Kühler 78, einen Regenerator 79 74 und der Wand des Pufferraumes 81 besteht aus und einen Erhitzer 80 miteinander in Verbindung. 15 einer Rollmembran 102, während die Abdichtung Unter dem Kolben 72 befindet sich ein Pufferraum zwischen der Verdrängerstange 75 und der Kolben-81 mit einem derartigen Volumen, daß die durch die stange 74 aus einer Rollmembran 103 besteht. Unter Bewegung des Kolbens 72 bewirkten Volumenände- der Rollmembran 102 befindet sich ein Flüssigkeitsrungen in diesem Raum nahezu keine Druckänderun- raum 104, dem durch einen Pumpring 105 Flüssiggen zur Folge haben. Die Abdichtung zwischen dem 20 keit zugeführt werden kann. Unter der Rollmembran Kolben 72 und dem Zylinder 70 besteht aus einer 103 befindet sich ein Flüssigkeitsraum 106, dem Rollmembran 82, während die Abdichtung zwischen durch einen Pumpring 107 Flüssigkeit zugeführt werdem Kolben 72 und der Verdrängerstange 75 aus den kann. Über der Rollmembran 102 befindet sich einer Rollmembran 83 besteht. Unter den Rollmem- der Pufferraum 81, während über der Rollmembran branen 82 und 83 befinden sich mit Flüssigkeit ge- 25 103 ein Raum 108 vorhanden ist, der durch eine Öfffüllte Räume 84, 86, denen mit Hilfe einer nicht dar- nung 109 mit dem Pufferraum 81 in offener Verbingestellten Pumpvorrichtung (beispielsweise wie in der dung steht, so daß sowohl über der Rollmembran DT-OS 1 503 452 beschrieben) Flüssigkeit zugeführt 102 als auch über der Rollmembran 103 keine wird. Abdichtungsringe 85 und 87 dichten die Ringe Druckschwankungen auftreten können. Die Flüssigab. Der Raum 84 ist durch eine Leitung 90 mit einer 30 keitsräume 104 und 106 stehen durch eine Öffnung Regeleinrichtung 10 vom gleichen Bau wie die in 110 in offener Verbindung miteinander, und diese F i g. 1 dargestellte Regeleinrichtung verbunden. beiden miteinander in offener Verbindung stehenden Diese Regeleinrichtung ist weiter über die Leitung 91 Räume stehen über eine Leitung 111, in der ein unmit dem Kompressionsraum 76 verbunden. Die Wir- ter Federspannung stehendes Rückschlagventil 112 kungsweise dieser Regelung ist identisch mit der der ₃₅ aufgenommen ist, mit dem Pufferraum 81 in Verbin-Regelung nach F i g. 1 und wird nicht näher erläutert. dung. Aus den beiden Flüssigkeitsräumen 104 und Der Flüssigkeitsraum 86 steht über eine Leitung 106 kann Flüssigkeit durch eine Öffnung 113 abge-92, in der ein federbelastetes Rückschlagventil 93 führt werden, die durch die Rollmembran 102 freigevorgesehen ist, mit dem Kompressionsraum 76 in geben bzw. abgeschlossen werden kann. Aus vorste-Verbindung. Weiter befindet sich in der Wand des ₄₀ hendem geht hervor, daß auch diese Heißgaskolben-Flüssigkeitsraumes 86 eine Öffnung 94, durch die maschine unabhängig von der Tatsache, ob sich geFlüssigkeit aus dem Raum 86 abgeführt werden nügend Flüssigkeit unter den beiden Rollmembranen kann, wenn die Druckdifferenz über der Rollmem- befindet, sofort mit dem erwünschten Betriebsdruck bran 83 zu klein wird. Wird die Druckdifferenz über in Betrieb gesetzt werden kann. Wenn unter der der Rollmembran 83 dagegen zu groß, so öffnet sich ₄₅ Rollmembran nicht genügend Flüssigkeit vorhanden das Rückschlagventil 93, wodurch Gas aus dem ist, wird der Mangel an Abstützungsmittel zeitweilig Kompressionsraum 76 in den Raum 86 unter der durch Mittel aus dem Pufferraum 81 behoben, weil Rollmembran eintreten kann. bei einer zu großen Druckdifferenz das Rückschlag-Wenn die Heißgaskolbenmaschine eine gewisse ventil 112 geöffnet wird und Gas aus dem Raum 81 Zeit außer Betrieb gewesen ist, ist die Flüssigkeit aus ₅₀ in den Flüssigkeitsraum treten kann,
den Räumen 84 und 86 weggeleckt. Bei der Inbe- Es ist ersichtlich, daß außer bei der Inbetriebsettriebsetzung der Vorrichtung wird das Absperrventil zung die erfindungsgemäße Maßnahme auch bei im 96 in einer Leitung 97 geöffnet, wodurch der Ar- Betrieb auftretenden Störungen in der Flüssigkeitszubeitsraum mit einem Raum in Verbindung gebracht fuhr zu den Flüssigkeitsräumen von Nutzen ist. Auch wird, in dem der gleiche mittlere Druck herrscht wie ₅₅ in diesem Fall wird nämlich der Mangel an Flüssigim Arbeitsraum. Danach kann der erwünschte Be- keit mit einem Mittel, entweder Gas oder Flüssigkeit, triebsdruck im Arbeitsraum erzeugt werden, wobei das einer anderen Quelle entnommen wird, behoben, sich, weil sich noch keine Flüssigkeit in den Räumen Obgleich in den Zeichnungen als Flüssigkeitszu-84 und 86 befindet, das Rückschlagventil 93 und das fuhrmittel stets öl pumpende Kolbenringe dargestellt Ventil 95 öffnen, so daß auch gasförmiges Mittel in _6o worden sind, kann offensichtlich statt dieser Pumpdie Räume 84 und 86 eingelassen wird, wodurch bei ringe auch eine übliche mit der Welle der Vorrichder Inbetriebsetzung, wenigstens anfangs, die Roll- tung gekuppelte Ölpumpe Anwendung finden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung, die mindestens eine als Rollmembran ausgebildete Abdichtung zwischen zwei koaxial angeordneten gegeneinander bewegbaren Elementen enthält, welche Abdichtung einen Raum, in dem sich ein Gas befindet, und einen Raum, in dem sich wenigstens im normalen Betrieb eine Flüssigkeit befindet, voneinander trennt, wobei die Rollmembran mit ihrer konkaven oder konvexen Seite dem Gasraum zugekehrt ist und wobei die Vorrichtung Pumpmittel enthält, um dem betreffenden Flüssigkeitsraum Flüssigkeit zuzuführen, und wobei weiter eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, um Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum abzuführen, wenn die Druckdifferenz über der Rollmembran bis unter einen gegebenenfalls einstellbaren Mindestwert absinkt bzw. einen gegebenenfalls einstellbaren Höchstwert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Flüssigkeitsraum über einen Verbindungskanal mit einem Raum verbunden ist, in dem Gas und/oder Flüssigkeit vorhanden ist, wobei Vorrichtungen vorgesehen sind, um, wenn die Druckdifferenz über der Rollmembran einen gegebenenfalls einstellbaren Höchstwert übersteigt bzw. bis unter einen gegebenenfalls einstellbaren Mindestwert absinkt, Mittel aus dem erwähnten Raum in den Flüssigkeitsraum zu bringen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Mittels im erwähnten Raum stets höher als der Druck im Flüssigkeitsraum ist und daß im Verbindungskanal ein regelbares Abschlußglied vorhanden ist, das sich öffnet, wenn die Druckdifferenz über der Rollmembran einen gegebenenfalls einstellbaren Höchstwert übersteigt bzw. bis unter einen gegebenenfalls einstellbaren Mindestwert absinkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsraum über den erwähnten Verbindungskanal stets mit dem erwähnten Raum in offener Verbindung steht, wobei sich in diesem Raum eine Flüssigkeit unter einem Druck befindet, der stets nahezu gleich dem Druck im Gasraum abzüglich bzw. zuzüglich des erwähnten Differenzdrucks über der Rollmembran ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Rollmembran dem Gasraum ihre konkave Seite zukehrt, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte an den Flüssigkeitsraum angeschlossene Verbindungskanal am anderen Ende unmittelbar an den durch die Rollmembran abgedichteten Gasraum angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Rollmembran dem Gasraum ihre konkave Seite zukehrt, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte an den Flüssigkeitsraum angeschlossene Verbindungskanal am anderen Ende an einen völlig mit Flüssigkeit gefüllten weiteren Raum angeschlossen ist, der durch eine frei bewegliche Wand oder einen frei beweglichen Wandteil vom durch die Rollmembran abgedichteten Gasraum getrennt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Rollmembran dem Gasraum ihre konvexe Seite zukehrt, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte an den Flüssigkeitsraum angeschlossene Verbindungskanal am anderen Ende an einen Behälter angeschlossen ist, in dem sich ein Gas und/oder eine Flüssigkeit unter einem Druck befindet, der mindestens gleich dem Druck im abgedichteten Gasraum zuzüglich des mindestzulässigen Differenzdrucks über der Rollmembran ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte, an den Flüssigkeitsraum angeschlossene Verbindungskanal einen geringen Strömungswiderstand hat.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte, an den Flüssigkeitsraum angeschlossene Verbindungskanal am anderen Ende an einen gasgefüllten Raum angeschlossen ist, wobei die erwähnte Regeleinrichtung mit im Verbindungskanal aufgenommen ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, während der erwähnte an den Flüssigkeitsraum angeschlossene Verbindungskanal am anderen Ende an einen gasgefüllten Raum angeschlossen ist, wenigstens dann, wenn das Abschlußglied die geöffnete Lage einnimmt, im durch die Rollmembran abgedichteten Gasraum nahezu keine Druckschwankung auftritt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, die mindestens einen Zylinder mit einem in ihm bewegbaren kolbenförmigen Körper enthält, der mit einer Seite das Volumen eines Arbeitsraumes zu ändern vermag und mit der anderen Seite einen Pufferraum mit einem derartigen Volumen begrenzt, daß die durch die Kolbenbewegung verursachten Volumenänderungen nahezu keine Druckänderungen in diesem Pufferraum zur Folge haben, und der kolbenförmige Körper mit einer Kolbenstange versehen ist, die durch die Wand des Pufferraums hindurchgeführt ist, und wobei sowohl zwischen dem kolbenförmigen Körper und dem Zylinder als auch zwischen der Kolbenstange und der Wand des Pufferraums eine Abdichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Abdichtung zwischen der Kolbenstange und der Wand des Pufferraums als Rollmembran ausgebildet ist, wobei der an den Flüssigkeitsraum unter der Rollmembran angeschlossene Verbindungskanal am anderen Ende in den Pufferraum mündet.