CH626429A5

CH626429A5 - Method for enforcing a temperature distribution having isotherms perpendicular to the rotor axis in a centrifugal pump during stand-still

Info

Publication number: CH626429A5
Application number: CH66978A
Authority: CH
Inventors: Horst Flashaar
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1978-01-23
Filing date: 1978-01-23
Publication date: 1981-11-13
Also published as: DE2803578C2; FR2415217A1; DE2803578B1; FR2415217B3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzwingen einer Temperatur-Verteilung mit in bezug auf die Welle einer Kreiselpumpe mindestens annähernd senkrechten Isothermen im Rotor und Stator während des Stillstandes dieser, bei einem von der Umgebungstemperatur abweichenden Tempe raturniveau arbeitenden Pumpe, insbesondere einer Speisepumpe für den Arbeitsmittelkreislauf eines Kraftwerkes, welche Pumpe im Bereich der Wellenabdichtung einen in sich geschlossenen Sperrkreislauf aufweist, in dem mittels einer Hilfsfördereinrichtung während des Betriebs Fördermittel mindestens über einen Kühler und einen Filter umgewälzt wird. The invention relates to a method for enforcing a temperature distribution with respect to the shaft of a centrifugal pump at least approximately perpendicular isotherms in the rotor and stator during the standstill of this, at a temperature level deviating from the ambient temperature working pump, in particular a feed pump for the working fluid circuit Power plant, which pump in the area of the shaft seal has a self-contained blocking circuit, in which conveying means is circulated at least via a cooler and a filter during operation by means of an auxiliary conveying device.

Pumpen der vorstehend genannten Art, deren Wellenabdichtung beispielsweise in dem Buch E. Mayer «Axiale ^ Gleitringabdichtungen», 6. Auflage, Düsseldorf, 1977, in Bild 196 auf Seite 211 gezeigt ist, werden entweder durch die Thermo-Syphon-Wirkung ihres Sperr- oder Kühlkreislaufs für die Wellendichtung oder sogar durch einen separaten Kühlkreislauf, durch den aus Elastomeren bestehende Dichtelemente kühlgehalten werden, auch während des Stillstandes gekühlt. Dadurch kommt es in den Pumpenteilen zu Temperaturschichtungen mit schiefwinklig zur Wellenachse verlaufenden Gradienten; diese Schichtungen können zu einem Verziehen des Rotors und damit 2x1 einem Streifen beim Wiederanlaufen der Pumpe führen. Die erwähnten Schwierigkeiten treten besonders bei Speisepumpen für Kraftwerke auf, bei denen eine überschüssige Einheit, zu anderen Pumps of the aforementioned type, the shaft sealing of which is shown, for example, in the book E. Mayer “Axial ^ mechanical sealings”, 6th edition, Düsseldorf, 1977, in picture 196 on page 211, are either affected by the thermosiphon effect of their or cooling circuit for the shaft seal or even by a separate cooling circuit, by means of which sealing elements consisting of elastomers are kept cool, also cooled during the standstill. This leads to temperature stratifications in the pump parts with gradients running at an oblique angle to the shaft axis; these stratifications can lead to a warping of the rotor and thus 2x1 a streak when the pump is restarted. The difficulties mentioned occur particularly in feed pumps for power plants, in which one excess unit, to another

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Pumpen parallel geschaltet, vorhanden ist, die dauernd für den raschen Einsatz bei Störungen in einer der anderen Einheiten bereitgehalten wird. Pumps connected in parallel, is available, which is constantly available for rapid use in the event of faults in one of the other units.

Aufgabe der Erfindung ist es, in einer derartigen Pumpe während des Stillstandes eine Temperaturverteilung zu erzwingen, durch die das geschilderte Verziehen der sich auf der Oberseite gegenüber der Unterseite unterschiedlich, abkühlenden Pumpenteile zumindest so weit vermindert wird, dass ein Anlaufen der Pumpe gefahrlos erfolgen kann. The object of the invention is to force a temperature distribution in such a pump during standstill, by means of which the described distortion of the pump parts which cool differently on the upper side from the lower side is reduced at least to such an extent that the pump can be started up safely.

Bei Pumpen mit der erwähnten Wellendichtungs-Kon-struktion wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in diesen Sperrkreislauf während des Stillstandes der Pumpe eine zusätzliche Menge Fördermittel unter Druck eingespeist und mindestens teilweise in den Fördermittelraum der Pumpe gepresst wird, wobei die Temperatur der zusätzlichen Fördermittelmenge unter der für die Materialien der Wellenabdichtung maximal zulässigen Temperatur gewählt wird. In pumps with the shaft seal construction mentioned, this object is achieved in that an additional amount of conveying medium under pressure is fed into this blocking circuit while the pump is at a standstill and at least partially pressed into the conveying medium space of the pump, the temperature of the additional conveying medium quantity being below the maximum permissible temperature is selected for the materials of the shaft seal.

Durch diese Massnahme wird ein zusätzliches Fördermittelvolumen — z. B. aus dem Kraftwerkskreislauf entnommenes Kondensat bei Speisewasserpumpen — in den mit Fördermittel als Sperrmittel gefüllten Sperrmittelkreislauf für die Wellendichtung gepresst. Für dieses Volumen muss ein entsprechendes Volumen relativ heissen Sperr- bzw. Fördermittels aus dem System verdrängt werden; die einzige Möglichkeit dafür besteht in einem Abfliessen durch die Spalten zwischen Rotor und Stator in den Fördermittel- bzw. Saugraum der Pumpe hinein. Durch das relativ kalte zufliessende Fördermittelvolumen werden dabei in den Pumpenteilen mindestens annähernd zur Wellenachse senkrecht verlaufende Temperaturschichtungen erzwungen und so ein Verziehen der Oberseite der Teile — insbesondere des Rotors — gegenüber der Unterseite verhindert. This measure will create an additional volume of funding - e.g. B. condensate taken from the power plant circuit in feed water pumps - pressed into the blocking medium circuit filled with conveying means as a blocking agent for the shaft seal. For this volume, a corresponding volume of relatively hot blocking or conveying means must be displaced from the system; the only way to do this is to flow through the gaps between the rotor and stator into the pumping or suction chamber of the pump. Due to the relatively cold inflowing volume of conveying medium, temperature stratifications running perpendicularly to the shaft axis at least approximately in the pump parts are forced, thus preventing the upper side of the parts - in particular the rotor - from warping relative to the lower side.

Um eine verbesserte Verteilung des eingespeisten kalten Fördermittelvolumens über den Umfang der Spalten zu erreichen, ist es zweckmässig, wenn das zusätzliche Fördermittel gegen die Strömungsrichtung im Sperrkreislauf vor den Kühler in den Kühler in dem Sperrkreislauf eingespeist wird. Dadurch wird die im allgemeinen als Hilfsfördereinrichtung für den Sperrkreislauf auf der Welle vorhandene Förderschnecke als Drosselstrecke für das in den Fördermittelraum der Pumpe abfliessende, verdrängte Volumen ausgenützt. In order to achieve an improved distribution of the cold conveying medium volume fed in over the circumference of the gaps, it is expedient if the additional medium is fed against the direction of flow in the blocking circuit upstream of the cooler and into the cooler in the blocking circuit. As a result, the screw conveyor, which is generally present on the shaft as an auxiliary conveying device for the blocking circuit, is used as a throttle section for the displaced volume flowing into the pumping chamber of the pump.

Eine Pumpenanordnung zur Durchführung des neuen Verfahrens, bei der ein eine Hilfsfördereinrichtung, einen Filter und einen Kühler aufweisender, geschlossener Sperrkreislauf vorhanden ist, in dem während des Betriebs aus dem Pumpenraum stammendes Fördermedium zirkuliert, zeichnet sich durch eine mit einem Absperrorgan versehene Zuführleitung aus, die den Sperrkreislauf mit einer Stelle des Pumpenkreislaufs verbindet, an welcher bei Stillstand der Pumpe der Fördermitteldruck über dem Druck im Saugraum der Pumpe und die Fördermitteltemperatur unter dem für die Dichtungsmaterialien maximal zulässigen Temperaturniveau liegen. A pump arrangement for carrying out the new method, in which a closed blocking circuit having an auxiliary conveying device, a filter and a cooler, is present, in which the medium conveyed from the pump chamber circulates during operation, is characterized by a supply line provided with a shut-off device, which connects the blocking circuit to a point in the pump circuit at which, when the pump is at a standstill, the fluid pressure is above the pressure in the suction chamber of the pump and the fluid temperature is below the maximum permissible temperature level for the sealing materials.

Wie bereits erwähnt, eignet sich als einzuspeisendes Fördermittel beispielsweise nach der Kondensatpumpe, jedoch vor dem Vorwärmer entnommenes Kondensat; derartiges Kondensat hat neben einem geeigneten Druckniveau eine Temperatur bis etwa 50° C, die die im allgemeinen aus Elastomer-Material bestehenden Gleit- und/oder O-Ringe der Dichtungen nicht schädigt. As already mentioned, a suitable feed means is, for example, after the condensate pump, but before the preheater, the condensate removed; In addition to a suitable pressure level, such condensate has a temperature of up to about 50 ° C. which does not damage the sliding and / or O-rings of the seals, which are generally made of elastomer material.

Weiterhin ist es konstruktiv einfach, als Absperrorgan in der Verbindungsleitung eine Rückschlagklappe zu verwenden, die bei sich infolge des Anlaufens der Pumpe aufbauendem Druck in dem Sperrkreislauf selbständig schliesst. Furthermore, it is structurally simple to use a check valve as a shut-off device in the connecting line, which closes automatically in the blocking circuit when pressure builds up as a result of the pump starting up.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. The invention is explained in more detail below using an example in connection with the drawing.

Die einzige Figur zeigt in einem Schnitt schematisch eine The single figure schematically shows one in a section

3 3rd

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Gleitringdichtung mit einem dazugehörigen Sperrkreislauf an 29, den fördermittelseitig der Gleitringe gelegenen Raum 17, einer Wellendurchführung durch ein Pumpengehäuse. einen Austrittskanal 18 und einen Filter 19, der mittels der Mechanical seal with an associated blocking circuit on 29, the space 17 on the conveyor side of the mechanical seals, a shaft bushing through a pump housing. an outlet channel 18 and a filter 19, which by means of

In einem nur bruchstückhaft gezeigten Pumpengehäuse 1 Absperrorgane 20 und eines Bypasses 21 überbrückt ist, zu einer Zentrifugalpumpe ist der Durchtritt einer Welle 2, an die einem Kühler 22. Von diesem aus wird der Kreislauf 16 über auf der linken Seite der Darstellung ein nicht gezeigter An- 5 einen Kanal 23 und einen Kammerraum 24 auf der Saugtrieb angeschlossen werden kann, mit Hilfe einer Gleitring- seite der Förderstrecke 15 geschlossen. In a pump housing 1, which is only shown in fragments, shut-off devices 20 and a bypass 21 are bridged, to a centrifugal pump is the passage of a shaft 2, to which a cooler 22 5 a channel 23 and a chamber space 24 on which the suction drive can be connected, closed with the aid of a slide ring side of the conveyor section 15.

dichtung abgedichtet; die Welle 2 setzt sich auf der rechten Zur Durchführung des érfindungsgemâssen Verfahrens seal sealed; wave 2 sits on the right to carry out the inventive method

Seite durch den Saugraum der Pumpe hindurch zu ebenfalls mündet in diesen Kreislauf 16, der bei laufender Pumpe in nicht gezeigten Laufrädern fort. Richtung der angedeuteten Pfeile von dem Sperrmittel durch- Side through the suction chamber of the pump also ends in this circuit 16, which continues in running wheels, not shown, when the pump is running. Direction of the arrows indicated by the blocking means

In die sich nach innen stufenförmig verengende Wellen- io strömt wird, stromaufwärts des Filters 19 eine Zuführleitung Öffnung des Gehäuses 1 ist von aussen die Gleitringdichtung 25, in der eine Rückschlagklappe 26 und ein weiteres Ab-einschliesslich eines zusätzlichen Kühlsystems als patronen- sperrorgan 27 vorgesehen sind. Das Organ 27 dient zum Abartiges Ganzes eingeschoben und über einen Gehäusedeckel 3 schliessen des Systems bei evtl. notwendiger Wartung der mittels Schrauben 4 im Gehäuse 1 befestigt. Klappe 26. Into the inwardly stepped wave io flows, upstream of the filter 19 a supply line opening of the housing 1 is from the outside the mechanical seal 25, in which a non-return valve 26 and another including an additional cooling system is provided as a cartridge locking member 27 are. The organ 27 is used to insert the abnormal whole and close the system via a housing cover 3 if maintenance is required, which is fastened in the housing 1 by means of screws 4. Flap 26.

Das innerste Element der «Patrone» ist eine Wellenhülse 15 Diese Leitung 25 beginnt, wie bereits erwähnt, an einer 6, an der ein umlaufender Gegenring 7 der Dichtung über geeignet ausgewählten Stelle des Pumpenkreislaufs, der För-einen Trägerring 8 befestigt ist. Mit dem Gegenring 7 wirkt dermittel entnommen werden kann, um so — entgegen der ein stationärer Gleitring 9 zusammen, der in einem Gehäuse- Durchflussrichtung in dem dauernd mit Sperrmittel gefüllten ring 10 gehalten ist; dieser wiederum stützt sich über Feder- Kreislauf 16 während des Betriebs — bei Stillstand der Pum-elemente 11 im Gehäusedeckel 3 ab. 20 pe durch den Austrittskanal 18, den Raum 17 und den Spalt The innermost element of the “cartridge” is a shaft sleeve 15. As already mentioned, this line 25 begins at a 6, on which a circumferential counter ring 7 of the seal is attached via a suitably selected point in the pump circuit, the support ring 8. With the counter ring 7 acts means can be removed, so - against which a stationary slide ring 9 together, which is held in a housing flow direction in the ring 10 continuously filled with blocking agent; this in turn is supported by the spring circuit 16 during operation - when the pump elements 11 are at a standstill in the housing cover 3. 20 pe through the outlet channel 18, the space 17 and the gap

Den beiden Ringen 7 und 8 fördermittelseitig vorgelagert 29 zunächst bis zu dem Fördergewinde 15 gepresst zu wer-ist ein die Welle 2 umschliessender Kühlmantel 12, der über den. Dieses bildet zunächst einmal einen erhöhten WiderKanäle 31 und 32 an einen externen, nicht weiter dargestell- stand für den Fluss des zugeführten Fördermittels, wodurch ten Kühlkreislauf angeschlossen ist. Der Kühlmantel 12 ist dieses im Raum 17 und dem Spalt 29 zu einer verbesserten mit einem Kühleinsatz 14 fest verbunden, z. B. verschweisst, 25 Verteilung in Umfangsrichtung gezwungen wird, ehe es das der seinerseits mit Schrauben 28 am Gehäusedeckel 3 be- Fördergewinde 15 passiert und durch den Raum 24 und festigt ist. einen Spalt 30 zwischen der Wellenhülse 6 und dem Kühl- The two rings 7 and 8 upstream of the conveying means 29 are first pressed up to the conveying thread 15, a cooling jacket 12 enclosing the shaft 2, which over the. First of all, this forms an increased counter-channels 31 and 32 to an external, not shown further for the flow of the supplied conveying means, whereby the cooling circuit is connected. The cooling jacket 12 is this in the space 17 and the gap 29 to an improved with a cooling insert 14 firmly connected, for. B. welded, 25 distribution is forced in the circumferential direction before it passes through the screw 24 on the housing cover 3 loading thread 15 and through the space 24 and is fixed. a gap 30 between the shaft sleeve 6 and the cooling

Über Dichtringe 13 ist der sich aussen entsprechend den einsatz 14 hindurch in den Fördermittelraum der Pumpe Stufen der Gehäuseöffnung erweiternde Kühlmantel 12, der fliesst. Durch dieses zusätzlich eingespeiste Fördermittel-das äusserste Element der Dichtungspatrone bildet, gegen das30 volumen niedriger Temperatur wird relativ heisses Sperr-Gehäuse 1 abgedichtet. Weitere Dichtungen sind mit 5 be- bzw. Fördermittel aus einem Teil des Kreislaufs 16 und den zeichnet. Räumen 17 und 24 sowie dem Spalt 29 und dem wesent- The cooling jacket 12, which flows outward in accordance with the insert 14 into the conveying medium space of the pump and steps of the housing opening, flows over sealing rings 13 and flows. Due to this additionally fed-in conveying means, which forms the outermost element of the sealing cartridge, relatively hot blocking housing 1 is sealed against the 30 volume low temperature. Further seals are loaded with 5 or funding from part of the circuit 16 and the. Rooms 17 and 24 as well as the gap 29 and the

Sich gegenüberstehend sind am umlaufenden Trägerring liehen Spalt 30 verdrängt. Rotor und Stator werden durch 8 und im Kühlmantel 12 Fördergewinde 15 vorgesehen, die nachfliessendes relativ kaltes Fördermittel auf dem ganzen die Hilfsfördereinrichtung eines geschlossenen Sperrkreislaufs 35 Umfang gleichmässig gekühlt; auf diese Weise wird die ge-16 bilden. Dieser führt von dem — bei laufender Pumpe — wünschte Temperaturschichtung möglichst senkrecht zur druckseitigen Ende des Fördergewindes 15 über einen Spalt Wellenachse erzwungen. Opposed to each other are gap 30 on the circumferential carrier ring. The rotor and stator are provided by 8 and in the cooling jacket 12 conveyor threads 15, the after-flowing, relatively cold conveying means are uniformly cooled on the entire circumference of the auxiliary conveying device of a closed blocking circuit 35; in this way the ge-16 will form. This leads from the desired temperature stratification - with the pump running - as perpendicular as possible to the pressure-side end of the delivery thread 15 via a shaft axis gap.

M 1 Blatt Zeichnungen M 1 sheet of drawings

Claims

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2nd

PATENT CLAIMS

1. A method for forcing a temperature distribution with isotherms which are at least approximately perpendicular with respect to the shaft of a centrifugal pump in the rotor and stator during the standstill of this pump operating at a temperature level deviating from the ambient temperature, in particular a feed pump for the working medium circuit Power plant, which pump in the area of the shaft seal has a self-contained blocking circuit, in which, by means of an auxiliary conveying device during operation, funds are circulated at least via a cooler and a filter, characterized in that in this blocking circuit (16) during standstill the pump is fed an additional quantity of conveying medium under pressure and is at least partially pressed into the pumping chamber of the pump, the temperature of the additional conveying medium quantity being selected below the maximum permissible temperature for the materials of the shaft seal.

2. The method according to claim 1, wherein the auxiliary conveying device has a conveying element connected to the shaft, characterized in that the additional conveying means is fed against the direction of flow in the blocking circuit upstream of the cooler into the blocking circuit.

3. Arrangement for carrying out the method according to claim 1, in which an auxiliary conveyor (15),

a closed blocking circuit (16) having a filter (19) and a cooler (12) is present, in which circulates pumped medium from the pump chamber during operation, characterized by a supply line (25) provided with a shut-off device (26), which the Locking circuit (16) connects to a point in the pump circuit at which the pump pressure is above the pressure in the pump suction chamber and the pump temperature is below the maximum permissible temperature level for the sealing materials (5, 7, 9, 13) when the pump is at a standstill .

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