本发明涉及轴密封装置，该轴密封装置尤其用于真空溶解器。
背景技术：
真空溶解器是用于在低于大气压力的压力条件下借助快速运行的混合机构来混合材料的混合装置。为此，真空溶解器具有负压容器，轴延伸到该负压容器中，快速运行的混合机构安装在该轴上。轴密封装置用于在负压容器和周围的大气之间密封轴。轴具有延伸到负压容器中的端部区段和位于负压容器之外的驱动区段，驱动区段用于与旋转驱动器连接。轴密封装置包括驱动区段侧的第一轴密封部和负压容器侧的第二轴密封部，第一轴密封部和第二轴密封部在其之间限定密封腔。
尤其在待混合的材料易于点燃时，此时在运行中轴密封装置的温度不能高于确定的值。用于在运行中使轴密封装置的温度降低的可行性方案在于，限制轴转动的转速。但是这必然导致待混合的材料的更劣质或至少更慢的混合。
技术实现要素：
本发明的目的是，构造具有负压容器和延伸到该负压容器中的快速运行的轴的轴密封装置，使得即使在轴转速很高时和/或在负压容器中负压很强时也不超过预先规定的轴密封部温度。
为了实现该目的，本发明提出具有在专利权利要求1中给出的特征的轴密封装置。根据本发明的轴密封装置的特征在于，具有预先规定的内直径和预先规定的长度的空气输入管路，其用于与压缩空气源连接，该压缩空气源设有基本恒定的超压，其中，空气输入管路在第一轴密封部和第二轴密封部之间形成的密封腔中终止。根据本发明的轴密封装置的特点还在于，具有预先规定的内直径和预先规定的长度的空气排放管路，空气排放管路连接密封腔与负压容器。如此确定空气输入管路的内直径和长度的尺寸，使得在负压容器中为大气压时，压缩空气源的基本恒定的超压在空气输入管路的密封腔侧的端部处降低到微小的超压。如此确定空气排放管路的内直径和长度的尺寸，使得在负压容器中存在负压时，在密封腔中的压力始终处于该负压和大气压之间。在本公开文本中术语“超压”和“负压”始终相对于相应存在的大气压来理解，即，超压是处于相应的环境压力之上的压力，而负压是低于环境压力的压力。
因此，空气输入管路和空气排放管路分别是产生合适的压力降的节流装置。因此，代替空气输入管路和/或空气排放管路(其借助其预先规定的内直径和预先规定的长度设计成确定的压力降)，也能够使用不同种类的节流阀，借助该节流阀可实现期望的压力降。
借助根据本发明的轴密封装置，在负压容器中存在负压时始终保持很小的空气流量从压缩空气源通过密封腔进入负压容器中，其使得在运行中在两个轴密封部处的压差不会过大。在运行中，轴密封部的温度随着轴转速的增加而提高。此外如果在轴密封部处有大的压差，会出现轴密封部的温度过度提升，尤其在需要混合易点燃的材料时，温度提升此时不再能够被承受。在每种情况下，在运行中过高的轴密封部温度导致更快速的磨损，因此就是不期望的。借助根据本发明的轴密封装置限制在每个轴密封部处的压差，使得在所有运行状态下、即，即使在轴转速很高并且在负压容器中的负压很大的情况下也不再出现不能承受的轴密封装置的温度提升。优选地，将在每个轴密封部处最大的压差限制在≤0.5bar。在实际中，由在负压容器中的空气流量得到的负压降(即，负压的减小)没有造成妨碍，因为相比于产生在负压容器中的负压的负压源的负压功率，该空气流很小。
因此，本发明提供一种轴密封装置，其在没有昂贵的和潜在的易于受干扰的压力调节的情况下，实现了轴密封装置在困难的运行条件下、即，在轴转速很高并且在负压容器中的负压很强的情况下运行并且将轴密封部的温度保持得很低。
优选地，空气排放管路包括超压阀，该超压阀将所有超压从空气排放管路中排走。在负压容器中大气压力占主导时，此时借助在空气排放管路中的这种超压阀也可持久地吹扫在两个轴密封部之间形成的密封腔。
压缩空气源的基本恒定的超压例如可为0.2bar。但是原则上可使用具有几乎任意超压水平的压缩空气源，因为例如借助连接在压缩空气源之后的减压器可轻松设定期望的输入侧的超压。
在本公开文本中使用术语“空气输入管路”、“空气排放管路”和“空气流量”时，需理解成，代替空气也可使用其他气体，例如氮气。
在根据本发明的轴密封装置的优选设计方案中，在空气输入管路的密封腔侧的端部处的微小超压处于0.01至0.1bar的范围中、优选地在0.03至0.07bar的范围中、并且特别优选在0.04至0.06bar的范围中。借助在给出范围中的微小超压可良好地实现期望的轴密封部的压力卸载。
优选地，在空气排放管路中在密封腔处或在其附近设置流量监控装置。借助这种流量监控装置可持续地控制，是否进行用于使两个轴密封部压力卸载所需的对密封腔的吹扫，即，是否有空气流量从压缩空气源通过密封腔。如果流量监控装置确定低于预先规定的最小流量，则可基于流量监控装置的相应信号输出故障通报和/或警告信号。根据一个改进方案可紧急切断混合装置，以便防止轴密封装置温度提升到临界区域中。
可替代地和/或除了流量监控装置，可存在用于检测密封腔中的压力的压力传感器。在获知负压容器中的压力时可借助这种压力传感器确定，根据本发明的轴密封装置是否正常卸载压力。
在根据本发明的轴密封装置的优选设计方案中，存在温度传感器以用于检测第一轴密封部和/或第二轴密封部的温度。借助这种温度传感器可有利地直接控制相应轴密封部的温度并且由此确保，在超过预先规定的温度时可采取对策。
依据根据本发明的轴密封装置的一个特别优选的实施方式，第一轴密封部和/或第二轴密封部分别是传统的轴密封环。
附图说明
下面根据唯一的示意性附图详细描述根据本发明的轴密封装置的一个实施例。
具体实施方式
附图示意性地示出了轴密封装置10，在所示实施例中，该轴密封装置是真空溶解器的一部分。轴密封装置10包括负压容器12，在此夸大示出的轴14从外部延伸到负压容器12中。因此，轴14具有延伸到负压容器12中的端部区段16和位于负压容器12之外的驱动区段18，该驱动区段用于与在此未示出的旋转驱动器连接。旋转驱动器例如可为电动马达，该电动马达可与轴14的驱动区段18直接或间接地联接，例如通过传动装置的中间连接。在轴14的端部区段16上固定有一个或多个在此未示出的混合机构，混合机构随着轴14转动并且用于混合位于负压容器12中的材料。
两个轴密封部，即驱动区段侧的第一轴密封部20和负压容器侧的第二轴密封部22，用于在负压容器12和周围环境之间密封轴14，在所示实施例中两个轴密封部实施成轴密封环。在轴向方向上，第一轴密封部20和第二轴密封部22在其之间限定出密封腔24。空气输入管路26通入密封腔24中，空气输入管路的输入侧的另一端部用于与压缩空气源(未示出)连接，压缩空气源提供至少基本上恒定的超压。空气排放管路28从密封腔24中引导出来，空气排放管路连接密封腔24与负压容器12。
密封腔24与空气输入管路26和空气排放管路28结合用于借助气体流对两个轴密封部20和22之间的空间进行吹扫，并且使得在负压容器12中存在强负压的运行状态中在轴密封部20和22处的压差没有超过确定的值。该值例如可为0.5bar。对此，空气输入管路26具有内直径d1和长度l1，如此确定内直径和长度的尺寸，使得在负压容器12中为大气压时由压缩空气源提供的、基本恒定的超压在空气输入管路26的密封腔侧的端部处降低到仅还微小的超压。在所示实施例中，由压缩空气源提供的基本恒定的超压的值为0.2bar并且在空气输入管路26的通入密封腔24中的端部处存在的微小超压在0.01至0.1bar的范围中、优选在0.03至0.07bar的范围中，并且特别优选在0.04至0.06bar的范围中。换句话说，在所述示例中，在输入侧的基本恒定的超压通过空气输入管路26至少近似被减半。
以类似的方式确定空气排放管路28的内直径d2和长度l2，使得在负压容器12中存在负压时在密封腔24中的压力始终在负压和包围轴密封装置10的大气压力之间。
在大气环境运行中、即，在负压容器12中存在大气压力时，因此在密封腔24中轻微超压占主导。如果希望在这种运行状态中实现对密封腔24的永久吹扫，那么在空气排放管路28中设置例如构造成止回阀的超压阀30，该超压阀使得所有超压从空气排放管路28排走。在密封腔24和超压阀30之间设有流量监控装置32，借助流量监控装置可确定在空气排放管路28中的气体流量。
在轴密封装置10的运行状态(在该运行状态中在负压容器12中存在负压)中，超压阀30防止吹扫用气体流出到大气中。而由压缩空气源提供的空气(或其他吹扫用气体)通过空气输入管路26流入密封腔24并且从其流出通过空气排放管路28流入负压容器12中。虽然流入负压容器12中的空气趋于降低负压容器12中的负压，但是这在实际中不重要，因为示例性给出的负压源34的功率足够大，从而仍然在负压容器12中保持期望的负压。
只有在负压容器12中存在近似1bar的负压时才通过由空气输入管路26和空气排放管路28组成的示出的节流装置确保将在轴密封部20和22处的压差限定在最大0.5bar。在所示实施例中，空气输入管路26的内直径d1和空气排放管路28的内直径d2分别为4mm，空气输入管路26的长度l1为5.5m，空气排放管路28的长度l2为1.5m。在输入侧的超压为0.2bar时该值适用于所示的轴密封装置10。需理解，d1、d2以及l1和l2可根据输入侧的超压和轴密封装置10的其他参数、例如密封腔24的大小来变化。
为了确保正常运行可规定，在流量监控装置32确定低于预先设定的最小流量时输出故障通报和/或警告信号。例如在空气输入管路26或空气排放管路28被堵塞时，会低于预先设定的最小流量。在这种情况下也可进行真空溶解器或配属于轴密封装置10的其他设备的紧急切断，以便防止轴密封部20、22的过热。
可替代地和/或除了流量监控装置32，可存在另外的控制机构，例如用于检测密封腔24中的压力的压力传感器36、用于检测第一轴密封部20的温度的温度传感器(未示出)和/或用于检测第二轴密封部22的温度的温度传感器(未示出)。
最后，可借助减压器38将由压缩空气源提供的超压调节到期望的输入侧的值。