CH636930A5

CH636930A5 - SCREW PUMP.

Info

Publication number: CH636930A5
Application number: CH1116678A
Authority: CH
Inventors: Joachim Wegener
Original assignee: Allweiler Ag
Priority date: 1977-12-08
Filing date: 1978-10-30
Publication date: 1983-06-30
Also published as: DE2754612A1; GB2009851A; FR2411319B3; IT7830634A0; SE7812600L; FR2411319A1; GB2009851B; IT1101489B

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Schraubenspindelpumpe mit einer druckseitig angetriebenen Antriebsspindel, die zum Ausgleich des hydraulischen Axialschubs mit einem in einem Drosselspalt laufenden Ausgleichskolben versehen ist, dessen Stirnseite und der daran anschliessende, bis zur Wellenabdichtung reichende Raum vom Druck entlastet ist über eine zur Saugseite der Pumpe führende Rücklaufleitung. The invention relates to a screw pump with a pressure-driven drive spindle, which is provided to compensate for the hydraulic axial thrust with a compensating piston running in a throttle gap, the end face and the adjoining space extending to the shaft seal are relieved of pressure via a suction side of the pump leading return line.

Werden mit einer derartigen Pumpe Flüssigkeiten gefördert, die abrasive Bestandteile beinhalten, so verschleisst die Wellenabdichtung schnell. Um diesen Verschleiss zu verringern, baut man in die Pumpe doppeltwirkende Dichtungen ein und spült den Raum zwischen den Dichtflächen der doppeltwirkenden Dichtung mit einem geeigneten Spülmittel. Ebenfalls doppeltwirkende Dichtungen sowie eine geeignete Spül- oder Sperrflüssigkeit müssen verwendet werden, wenn die Pumpe zur Förderung von chemisch aggressiven, giftigen, explosiven oder übel riechenden Flüssigkeiten eingesetzt wird. Wird die Pumpe zur Förderung von Wärmeträgerölen verwendet, die zur Zeit etwa bis Temperaturen von 350°C eingesetzt werden und die sehr starke abrasive Bestandteile beinhalten, so sind weiter umfangreiche Kühleinrichtungen vorzusehen, da bisher keine zuverlässige Wellenabdichtungen für derart hohe Temperaturen zu einem vernünftigen Preis erhältlich sind. If fluids containing abrasive components are pumped with such a pump, the shaft seal wears out quickly. To reduce this wear, double-acting seals are installed in the pump and the space between the sealing surfaces of the double-acting seal is rinsed with a suitable detergent. Double-acting seals as well as a suitable flushing or sealing liquid must be used if the pump is used to pump chemically aggressive, toxic, explosive or malodorous liquids. If the pump is used to pump heat transfer oils, which are currently used up to temperatures of 350 ° C and which contain very strong abrasive components, then extensive cooling devices must be provided, since so far no reliable shaft seals for such high temperatures have been available at a reasonable price are.

Doppeltwirkende Wellenabdichtungen, insbesondere Gleitringdichtungen sind trotzdem relativ teuer, ausserdem ist die Ausfallhäufigkeit - bedingt durch zwei Dichtflächen -grösser als bei einfach wirkenden Dichtungen, die normal beansprucht werden. Double-acting shaft seals, especially mechanical seals, are still relatively expensive, and the frequency of failure - due to two sealing surfaces - is greater than that of single-acting seals that are normally used.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und zuverlässige Wellenabdichtung auszubilden, bei der das in der Pumpe geförderte Medium nicht mit der Wellenabdichtung in Berührung kommt, und bei der gleichzeitig die Wellenabdichtung mit einer geeigneten Schmierflüssigkeit oder Sperrflüssigkeit beaufschlagt werden kann. The present invention has for its object to provide a simple and reliable shaft seal, in which the medium pumped does not come into contact with the shaft seal, and in which the shaft seal can be acted upon with a suitable lubricant or sealing liquid.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, dass der Drosselspalt am Ausgleichskolben durch einen Ringraum unterbrochen ist, und die Rücklaufleitung an diesem Ringraum angeschlossen ist. This object is achieved by the invention in that the throttle gap on the compensating piston is interrupted by an annular space and the return line is connected to this annular space.

Bei dieser erfindungsgemässen Ausführung wird verhindert, dass Medium aus der Pumpe an die Wellenabdichtung gelangt. Durch die Unterbrechung des Drosselspaltes wird das aus der Pumpe kommende Fördermedium in dem Ringraum abgefangen und zur Saugseite zurückgeleitet. Der sich dem Ringraum zur Wellenabdichtung hin anschliessende weitere Teil des Drosselspaltes wirkt dabei als Spaltdichtung, die ein Vermischen der Flüssigkeiten im Raum zwischen dem Ausgleichskolben und der Wellenabdichtung und der in der Pumpe geförderten Flüssigkeiten verhindert. In den Raum zwischen Ausgleichskolben und Wellenabdichtung kann eine geeignete Spül- oder Sperrflüssigkeit eingefüllt werden, ohne dass eine doppeltwirkende Dichtung vorgesehen sein muss. Der Aufbau der Pumpe wird dadurch einfacher und die Funktion sicherer. In this embodiment according to the invention, medium is prevented from reaching the shaft seal from the pump. By interrupting the throttle gap, the pumped medium coming from the pump is intercepted in the annulus and returned to the suction side. The further part of the throttle gap which adjoins the annular space toward the shaft seal acts as a gap seal which prevents the liquids in the space between the compensating piston and the shaft seal and the liquids conveyed in the pump from mixing. A suitable flushing or barrier fluid can be poured into the space between the compensating piston and the shaft seal without the need for a double-acting seal. The construction of the pump is easier and the function safer.

Vorzugsweise ist der Raum zwischen dem Ausgleichskolben und der Wellenabdichtung mit einem Ausgleichsbehälter verbunden. Hierdurch können Flüssigkeitsverluste im Raum zwischen dem Ausgleichskolben und der Wellenabdichtung, die etwa durch Leckage der Dichtung oder durch Absaugen von Flüssigkeit über den Drosselspalt zum Ringraum entstehen, ausgeglichen werden. The space between the compensation piston and the shaft seal is preferably connected to an expansion tank. In this way, liquid losses in the space between the compensating piston and the shaft seal, which arise, for example, due to leakage of the seal or by suction of liquid via the throttle gap to the annular space, can be compensated for.

Vorzugsweise ist die Schraubenspindelpumpe derart ausgebildet, dass der Raum zwischen der Wellenabdichtung und dem Ausgleichskolben, der Ausgleichsbehälter und die dieser Teile verbindenden Leitungen einen der Thermosyphonwirkung unterliegenden Umwälzkreislauf bilden. The screw pump is preferably designed in such a way that the space between the shaft seal and the compensating piston, the compensating tank and the lines connecting these parts form a circulating circuit which is subject to the thermosiphon effect.

Dieser Umwälzkreislauf entsteht dadurch, dass in der Pumpe, sei es durch Wärmeentwicklung an der Dichtung oder durch Wärmeeinleitung durch das Fördermedium, z.B. bei Förderung von Wärmeträgeröl, Wärme anfällt, und die Spül- oder Sperrflüssigkeit im Raum zwischen dem Ausgleich skolben und der Wellenabdichtung erwärmt. Diese erwärmte Flüssigkeit wird durch eine obere Öffnung abgeleitet und beispielsweise dem Ausgleichsbehälter zugeführt. In diesem Ausgleichsbehälter kann durch Wärmeabgabe, beispielsweise über eine besondere Kühleinrichtung oder über Abstrahlung, der Flüssigkeit die Wärme entzogen werden. Die nunmehr kältere Flüssigkeit wird über eine untere Öffnung im Ausgleichsbehälter dem Raum zwischen dem Ausgleichskolben und der Wellenabdichtung wieder zugeführt, wo sie nach Erwärmung wieder aufsteigt und zu einem erneuten Umlauf zur Verfügung steht. This circulation cycle arises from the fact that in the pump, be it through heat generation on the seal or through heat introduction through the pumped medium, e.g. when pumping thermal oil, heat is generated, and the flushing or sealing liquid in the space between the compensation piston and the shaft seal is heated. This heated liquid is drained through an upper opening and fed, for example, to the expansion tank. In this expansion tank, heat can be extracted from the liquid by giving off heat, for example via a special cooling device or by radiation. The now colder liquid is returned to the space between the compensating piston and the shaft seal via a lower opening in the expansion tank, where it rises again after heating and is available for renewed circulation.

Vorzugsweise ist die Schraubenspindelpumpe senkrecht ausgeführt, wobei das Wellenende mit der Wellenabdichtung oben angeordnet ist. The screw pump is preferably designed vertically, the shaft end with the shaft seal being arranged at the top.

Diese Ausführung ist vorteilhafter für die Thermosyphonwirkung und da im Spül- oder Sperrmittel etwa enthaltene Verunreinigungen in der Regel schwerer sind als die Träger-flüssigkeit und sich deshalb unten absetzen, gelangen weniger Schmutzteile an die Dichtung, wodurch deren Lebensdauer erhöht wird. This version is more advantageous for the thermosiphon effect and since any impurities contained in the flushing or blocking agent are generally heavier than the carrier liquid and therefore settle down, fewer dirt particles get to the seal, which increases its service life.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Schraubenspindelpumpe dargestellt. In the drawing, an embodiment of the screw pump is shown.

Bei dieser Schraubenspindelpumpe sind in dem Pumpengehäuse 1 die Laufspindeln 2 und 3 und die Antriebsspindel 4 gelagert. Bei in Pfeilrichtung 5 angegebener Drehrichtung fördern die Spindeln von dem Saugraum 6 in den Druckraum 7. Saugseitig ist das Pumpengehäuse 1 mit dem Deckel 8 versehen, an dem die Laufspindeln stirnseitig anlaufen. An der Druckseite ist das Pumpengehäuse mit einem Gehäusedeckel 9 verschlossen. Mit der Bohrung 10 umschliesst der Gehäusedeckel den in Form einer aufgeschrumpften Büchse ausgebildeten Ausgleichskolben 11 der Antriebsspindel mit engem Spiel. Der Durchmesser des Ausgleichskolbens hat eine berechnete Grösse, und zwar sind die hydraulischen Axialkräfte der Antriebsspindel ausgeglichen, wenn die Stirnseite 12 des Ausgleichkolbens vom Druck entlastet ist. Diese In this screw pump, the spindles 2 and 3 and the drive spindle 4 are mounted in the pump housing 1. With the direction of rotation indicated in the direction of arrow 5, the spindles convey from the suction chamber 6 into the pressure chamber 7. On the suction side, the pump housing 1 is provided with the cover 8, against which the running spindles start on the end face. On the pressure side, the pump housing is closed with a housing cover 9. With the bore 10, the housing cover encloses the compensating piston 11 of the drive spindle, which is designed in the form of a shrunk-on bushing, with tight play. The diameter of the compensating piston has a calculated size, specifically the hydraulic axial forces of the drive spindle are compensated when the end face 12 of the compensating piston is relieved of pressure. These

2 2nd

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

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Druckentlastung geschieht dadurch, dass der zwischen der Bohrung 10 und dem Ausgleichskolben 11 ausgebildete Drosselspalt 13 durch eine Ringnut 14 unterbrochen ist und diese Ringnut über die Rücklaufleitung 15 mit dem Saugraum 6 der Pumpe verbunden ist. Der im Druckraum 7 der Pumpe vorhandene Förderdruck entspannt sich somit entlang dem Drosselspalt 13 bis zur Ringnut 14 auf die Grösse des Saugdruckes. Der Raum 16 zwischen dem Ausgleichskolben 11 und der als Gleitringdichtung ausgeführten Wellenabdichtung 17 ist über den oberen Teil des Drosselspaltes 13 ebenfalls an die Ringnut 14 angeschlossen und somit vom Förderdruck entlastet. In dem Gehäusedeckel 9 ist die Antriebsspindel 4 mittels eines Gleitlagers gelagert. Bei diesem Gleitlager läuft die Antriebsspindel in einer Büchse 18, die aus Kohle besteht und in einen im Gehäusedeckel 9 eingepressten Stahlring 19 eingeschrumpft ist. Pressure relief occurs because the throttle gap 13 formed between the bore 10 and the compensating piston 11 is interrupted by an annular groove 14 and this annular groove is connected via the return line 15 to the suction chamber 6 of the pump. The delivery pressure present in the pressure chamber 7 of the pump thus relaxes along the throttle gap 13 to the annular groove 14 to the size of the suction pressure. The space 16 between the compensating piston 11 and the shaft seal 17 designed as a mechanical seal is also connected to the annular groove 14 via the upper part of the throttle gap 13 and is thus relieved of the delivery pressure. The drive spindle 4 is mounted in the housing cover 9 by means of a slide bearing. In this slide bearing, the drive spindle runs in a bushing 18, which is made of carbon and is shrunk into a steel ring 19 pressed into the housing cover 9.

Vor Inbetriebnahme der Pumpe wird der Raum 16 mit einer geeigneten Kühl- oder Spülflüssigkeit aufgefüllt. Hierzu ist an der höchsten Stelle des Raumes 16 - bei der hier dargestellten vertikalen Ausführung in der Nähe des den Gegenring 20 der Gleitringdichtung aufnehmenden oberen Verschlussdeckels 21 - ein Anschluss 22 vorgesehen, über den die Flüssigkeit eingefüllt werden kann, und der vorzugsweise mit einem Ausgleichsgefäss 23 verbunden ist, durch das Volumenunterschiede, die durch Wärmedehnung oder durch Undichtigkeiten an der Dichtung oder durch geringen Flüssigkeitsaustausch im Drosselspalt 13, wenn der Druck im Ausgleichsgefäss nicht genau dem Saugdruck entspricht, entstehen können, ausgeglichen werden. Vorzugsweise ist das Ausgleichsgefäss am tiefsten Punkt an eine Leitung 24 angeschlossen, die über einen weiteren Anschluss 25 an der tiefsten Stelle in den Raum 16 einmündet. Hierdurch wird ein der Thermosyphonwirkung unterliegender Umwälzkreislauf gebildet, in dem sich die Spül- oder Sperrflüssigkeit im Raum Before starting the pump, the room 16 is filled with a suitable cooling or rinsing liquid. For this purpose, a connection 22 is provided at the highest point of the space 16 - in the vertical embodiment shown here in the vicinity of the upper sealing cover 21 receiving the counter ring 20 of the mechanical seal - via which the liquid can be filled, and which is preferably provided with a compensating vessel 23 is connected by the volume differences that can arise due to thermal expansion or through leaks in the seal or through low fluid exchange in the throttle gap 13, if the pressure in the expansion tank does not correspond exactly to the suction pressure. The compensating vessel is preferably connected at the lowest point to a line 24, which opens out into the space 16 via a further connection 25 at the lowest point. As a result, a circulating circuit which is subject to the thermosiphon effect is formed, in which the flushing or barrier liquid is in the room

16 erwärmt, infolge ihrer geringeren Dichte über den oberen Anschluss 22 in das Ausgleichsgefäss 23 gelangt, hier wieder abkühlt und infolge der grösseren spezifischen Dichte absinkt und über den Anschluss 25 wieder in den Raum 16 s gelangt. Durch diesen einfachen Kühlungskreislauf wird es ermöglicht, auch Medien hoher Temperatur z.B. Wärmeträgeröle in der Pumpe zu fördern. 16 warmed, due to their lower density through the upper connection 22 into the expansion tank 23, cools down here again and drops as a result of the higher specific density and reaches the space 16 s again via the connection 25. This simple cooling circuit enables even high temperature media e.g. Promote heat transfer oils in the pump.

Ist an der Saugseite der Pumpe ein über dem Atmosphärendruck liegender Zulaufdruck vorhanden, so ist vorzugs-lo weise das Ausgleichsgefäss 23 geschlossen auszubilden und die Flüssigkeit vorzuspannen, wobei der Vorspanndruck nach Möglichkeit um einen geringen Betrag über dem Zulaufdruck der Pumpe liegen sollte. If there is a supply pressure above the atmospheric pressure on the suction side of the pump, the expansion tank 23 is preferably designed to be closed and the liquid to be pretensioned, the pretensioning pressure being as much as possible above the supply pressure of the pump.

Durch diese Ausbildung wird auf alle Fälle verhindert, ls dass in dem Drosselspalt 13 aufsteigende Flüssigkeit aus der Pumpe in den Raum 16 gelangt, denn diese Flüssigkeit wird über den Ringspalt 14 und die Rücklaufleitung 15 zur Saugseite der Pumpe abgesaugt. Die in der Pumpe geförderte Flüssigkeit kann somit nicht zur Wellenabdichtung 17 gelangen. 20 Vorzugsweise ist die Pumpe, wie dargestellt, vertikal angeordnet, da hier für den Thermosyphonkreislauf die günstigsten Voraussetzungen gegeben sind. Die Pumpe ist in dem dargestellten Beispiel als Tauchpumpe ausgeführt, wobei das Pumpengehäuse 1 in den Flüssigkeitsspiegel eintaucht, und 2s der am Gehäusedeckel 9 ausgebildete Flansch zur Befestigung beispielsweise am Deckel eines Flüssigkeitsbehälters 26 dient. Zur Befestigung eines Antriebsmotors ist der Gehäusedeckel 9 an dem der Pumpe gegenüberliegenden Ende mit einem weiteren Flansch 27 versehen. This configuration in any case prevents liquid from the pump from rising into the space 16 in the throttle gap 13, because this liquid is sucked off via the annular gap 14 and the return line 15 to the suction side of the pump. The liquid pumped in the pump can therefore not reach the shaft seal 17. 20 As shown, the pump is preferably arranged vertically, since here the most favorable conditions are given for the thermosiphon circuit. In the example shown, the pump is designed as a submersible pump, the pump housing 1 being immersed in the liquid level, and the flange formed on the housing cover 9 being used for fastening, for example, on the cover of a liquid container 26. To fasten a drive motor, the housing cover 9 is provided with a further flange 27 at the end opposite the pump.

30 In dem dargestellten Beispiel ist die Antriebsspindel 4 axial gelagert mittels einem am Ausgleichskolben angebrachten Bund 28, der sich einerseits auf den Stirnseiten der Laufspin-deln und andererseits an einer mit Schmiernuten 29 versehenen Fläche des Gehäusedeckels 9 abstützt. 30 In the example shown, the drive spindle 4 is axially supported by means of a collar 28 attached to the compensating piston, which is supported on the one hand on the end faces of the running spindles and on the other hand on a surface of the housing cover 9 provided with lubricating grooves 29.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

636930 PATENT CLAIMS

1.Screw pump with a drive spindle driven on the pressure side, which is provided with a compensating piston running in a throttle gap to compensate for the hydraulic axial thrust, the end face and the adjoining space extending up to the shaft seal are relieved of pressure and via a return line leading to the suction side of the pump , characterized in that the throttle gap (13) on the compensating piston (11) is interrupted by an annular space (14) and the return line (15) is connected to this annular space.

2. Screw pump according to claim 1, characterized in that the space (16) between the compensating piston (11) and the shaft seal (17) is connected to an expansion tank (23).

3. Screw pump according to claim 2, characterized in that the space (16) between the shaft seal (17) and the compensating piston (11), the compensating tank (23) and the lines connecting these parts form a circulating circuit subject to the thermosiphon effect.

4. Screw pump according to claim 3, characterized in that the pump is standing upright, the shaft end with seal up, is formed.