CZ281404B6 - Odstředivé čerpadlo - Google Patents

Abstract

Odstředivé čerpadlo na dopravu horké kapaliny má nejméně jeden hřídelový prostup čerpadlové skříně směrem ven, který je opatřen kluzným kroužkovým těsněním (5), které je uspořádáno uvnitř těsnícího prostoru (9) obsahujícího dopravovanou kapalinu, který je od čerpadlové skříně oddělen distančním úsekem (8) s malou hřídelovou vůlí a obsahuje prostředek pro vytváření cirkulace kapaliny uvnitř těsnícího prostoru (9) pro ostřikování oblasti kluzných ploch kluzného kroužkového těsnění (5). Dále čerpadlo obsahuje ve vzdálenosti od kluzného kroužkového těsnění (5) prostředek pro uklidnění cirkulace kapaliny a přijímající velkoobjemový těsnicí prostor (9) pro oddělený plyn, přičemž těsnicí prostor (9) je opatřen zařízením pro odvedení nahromaděného plynu. ŕ

Description

Vynález se týká odstředivého čerpadla na dopravu horké kapaliny s nejméně jedním hřídelovým prostupem čerpadlové skříně směrem ven, který je opatřen kluzným kroužkovým těsněním, které je uspořádáno uvnitř těsnicího prostoru, obsahujícího dopravovanou kapalinu, který je od čerpadlové skříně oddělen distančním úsekem s malou hřídelovou vůlí a obsahuje prostředek pro vytváření cirkulace kapaliny uvnitř těsnicího prostoru pro ostřikování oblasti kluzných ploch kluzného kroužkového těsnění.

Dosavadní stav techniky

Potíž u takovýchto čerpadel, speciálně u těsnění s kluzným kroužkem, spočívá v nutnosti zajištění dostačujícího vyplachování a mazání těsnění s kluzným kroužkem a zejména v tom, aby i v těsnicí mezeře byl vytvořen třeba i minimální film maziva.

Aby se toho dosáhlo, existuje u známých provedení možnost zajistit v rozsahu těsnění s kluzným kroužkem i dostačující vnější chlazení. Toho je možno příkladně dosáhnout tím, že se kolem dokola těsnění s kluzným kroužkem upraví chlazení vodní clonou, což ale , vyžaduje stálou pohotovost chladicího média a proto je tento způsob velmi nákladný. Další možnost spočívá v tom, že se z hlavního čerpaného proudu čerpadla oddělí dílčí proud, ten se mimo skříň čerpadla vede přes chladicí zařízení a potom se opět přivádí k těsnění s kluzným kroužkem. Také toto provedení je buďto relativně nákladné, a to tehdy, když je k ochlazení zpětně vedeného dílčího proudu třeba chladicí médium, nebo má pouze omezený chladicí účinek, pokud zpětně vedený dílčí proud se protisměrně chladí pouze chladicí spirálou upravenou ve vzduchu a pak se opět přivádí k prostoru těsnění s kluzným kroužkem. Tato provedení mají dále tu nevýhodu, že přídavná napojení na skříň čerpadla představují zdroje poruch a dodatečné i zdroje nebezpečí.

Rovněž bylo zkoušeno těsnění s kluzným kroužkem v systému Dead-End (mrtvého konce), tzn. bez vnitřní cirkulace. V tomto případě však potom nastaly potíže v důsledku nahromadění plynu v těsnicím prostoru s kluzným kroužkem a také v důsledku nedostatečného rozdílu teploty kapaliny v těsnicím prostoru s kluzným kroužkem k teplotě varu. Nahromaděné plyny mají sklon shromažďovat a usazovat se ve vnitřní oblasti prostoru, tzn. zejména v té oblasti, ve které se nachází těsnění kluzným kroužkem, čímž brání dostatečnému zásobování těsnicí mezery mazací kapalinou, jakož i celé oblasti těsnění s kluzným kroužkem chladicí kapalinou.

Odvzdušňovací zařízení, upravené na skříni kluzného kroužkového těsnění, dosud nedostačovalo k tomu, aby za provozu dostatečně odvzdušnilo těsnicí prostor.

Podstata vynálezu

X* Výše uvedené nevýhody jsou do značné míry odstraněny odstředivým čerpadlem na dopravu horké kapaliny s nejméně jedním hřídelovým prostupem čerpadlové skříně směrem ven, který je opatřen

-1CZ 281404 B6 kluzným kroužkovým těsněním, které je uspořádáno uvnitř těsnicího prostoru, obsahujícího dopravovanou kapalinu, který je od čerpadlové skříně oddělen distančním úsekem s malou hřídelovou vůlí a obsahuje prostředek pro vytváření cirkulace kapaliny uvnitř těsnicího prostoru pro ostřikování oblasti kluzných ploch kluzného kroužkového těsnění. Podle vynálezu čerpadlo dále obsahuje ve vzdálenosti od kluzného kroužkového těsnění prostředek pro uklidnění cirkulace kapaliny a přijímající velkoobjemový těsnicí prostor pro oddělený plyn, přičemž těsnicí prostor je opatřen zařízením pro odvedení nahromaděného plynu.

Výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že těsnicí prostor je rozdělen do vnitřní oblasti a vnější oblasti, které mají v blízkosti kluzné plochy kluzného kroužkového těsnění první spojení ve formě prstencové mezery a od něj vzdálené druhé spojení ve formě vývrtu.

Další výhodné provedení spočívá v tom, že prostředek pro uklidnění cirkulace kapaliny je tvořen nejméně jedním žebrem, které je vyvedeno až do vzdálenosti 1 až 2 mm k obvodu kluzného kroužkového těsnění.

Jiné výhodné provedení spočívá v tom, že zařízení pro odvedení nahromaděného plynu je tvořeno odvzdušňovacím zařízením.

Výhodně je žebro uspořádáno pod hřídelí a probíhá šikmo k axiálnímu směru.

Přednostně čerpadlo obsahuje více radiálních žeber, která zatahují od stěny těsnicího prostoru ke kluznému kroužkovému těsnění .

Jiné výhodné provedení vynálezu spočívá v tom, že radiální žebra mají vybrání.

Přednostně je prostředek pro uklidnění cirkulace kapaliny dále tvořen válcovitou stěnou, která odděluje vnitřní oblast a vnější oblast.

Zvláště výhodně je mezi válcovitou stěnou a částí, spojenou s kluzným kroužkovým těsněním, uspořádán dopravní závit.

Další výhodné provedení spočívá v tom, že vnější oblast obsahuje nad hřídelí nejméně jedno žebro, které probíhá příčně k obvodovému směru a ponechává volný průchozí příčný průřez.

Přednostně je žebro uspořádáno ve směru otáčení před vrcholem těsnicího prostoru.

Průchozí příčný průřez pak může být tvořen vně ležící štěrbinou, která je vytvořena jako mezera a/nebo vybrání.

Výhodné je těsnicí prostor napojen na oblast vysokého tlaku čerpadla a jeho případné spojení s oblastí nízkého tlaku obsahuje škrticí prvek.

-2CZ 281404 B6

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že spojení s oblastí vysokého tlaku na čerpadlové straně ústí z distančního úseku.

Jiné výhodné provedení spočívá v tom, že na těsnicím prostoru je uspořádán odvzdušňovací hrnec s odvzdušňovacím zařízením.

Konečné těsnicí prostor, resp. odvzdušňovací hrnec, může obsahovat senzor pro kontrolování provozních podmínek.

Uspořádáním čerpadla podle vynálezu se dosahuje toho, že je jednak dána možnost odvzdušnění na začátku čerpacího procesu, resp. v prvním nabíhacím stadiu, a jednak, že se v těsnicím prostoru s kluzným kroužkem dosáhne cirkulačního proudění, které s sebou plynule strhuje plyn, hromadící se u těsnění s kluzným kroužkem, resp. v těsnicí oblasti kluzného kroužku a dopravuje jej ven z oblasti těsnění s kluzným kroužkem do vnější dílčí oblasti těsnicího prostoru s kluzným kroužkem, ve které toto nahromadění plynu již nemůže působit škodlivým účinkem. V této oblasti se vytváří turbulence, která plynové bublinky v přímé oblasti těsnění s kluzným kroužkem odtrhává a dopravuje do vnější oblasti těsnicího prostoru s kluzným kroužkem. Dále předložené řešení způsobuje, že plyn, nacházející se v oblasti těsnění s kluzným kroužkem, se ještě rychleji dopravuje do vnější dílčí oblasti těsnicího prostoru s kluzným kroužkem. Právě tak se dosahuje velmi intenzivního protékání těsnicí oblastí kluzného kroužku, a to především během spouštěcí fáze čerpadla, které pečuje o úplné a rychlé odplynění této oblasti. Dále je dosaženo uklidnění proudění ve vnější dílčí oblasti těsnicího prostoru s kluzným kroužkem, zejména v geodeticky vysoko položené části tohoto prostoru, ve které se pak plyn může hromadit. Rovněž je umožněn vstup do geodeticky horní části tohoto prostoru, přičemž v bezprostřední oblasti těsnění s kluzným kroužkem je dosažena turbulence, která nepřipouští hromadění plynu v této oblasti. Dále je umožněn snadnější prostup zejména plynových bublin skrz stěny žeber. Oddělený plyn má možnost se potom v geodeticky vysoko položené oblasti těsnicího prostoru kluzného kroužku shromaždovat, aniž by turbulencí proudění byl z této oblasti vytlačován, a v daném případě se potom odvzdušňovacím zařízením odváděl. Dílčí proud, který teče tímto obtokovým potrubím a je oddělen od hlavního čerpacího proudu čerpadla, způsobuje, že se v těsnicím prostoru kluzného kroužku dosahuje tlaku, který přibližně odpovídá tlaku místa odběru v tlakové oblasti čerpadla. Proto je přirozené předpokladem, že škrticí účinek distančního úseku je zřetelně menší než škrticí účinek kluzného ložiska, resp. mezitím zapojeného škrticího úseku. Tímto opatřením se dosahuje toho, že médium v těsnicím prostoru kluzného kroužku dostává větší odstup ke stavu varu a proto je možný bezpečný provoz těsnění s kluzným kroužkem. Upravením odvzdušnění v geodeticky nejvýše položeném bodě těsnicího prostoru kluzného kroužku se dosáhlo optimálního účinku zařízení a podle posledního řešení je možno příkladně regulovat nutné větrání těsnicího prostoru kluzného kroužku, nebo také odpojit celý čerpací agregát při nebezpečí pro těsnění s kluzným kroužkem.

-3CZ 281404 B6

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 podélný řez čerpadlem podle vynálezu, obr. 2 podélný řez těsnicím prostorem kluzného kroužku podle vynálezu, obr. 3 příčný řez těsnicím prostorem kluzného kroužku podél roviny A-A z obr. 2, obr. 4 podélný řez druhým provedením těsnění, obr. 5 příčný řez rovinou B-B z obr. 4, obr. 6 podélný řez třetím provedením těsnicího tělesa a obr. 7 příčný řez rovinou C-C z obr. 6.

Příklady provedeni vynálezu

Obr. 1 znázorňuje odstředivé čerpadlo se skříní čerpadla, sestávající mimo jiné ze spirálové skříně 1, víka 2 a k němu příslušného oběžného kola 3. Oběžné kolo 3 je upevněno na hřídeli

4, jejíž výstup z víka 2 je utěsněn kluzným kroužkovým těsněním

5. s kluzným kroužkem. Samotná hřídel 4. je uložena i ve valivém ložisku 6., upraveném mimo čerpadlo, a v kluzném ložisku 7, upraveném uvnitř čerpadla. Mezi spirálovou skříní 1 a kluzným kroužkovým těsněním 5 leží distanční úsek 8, u něhož víko 2 obklopuje hřídel 4 jen s malou mezerou. Těsnicí prostor 9 kluzného kroužku kolem dokola kluzného kroužkového těsnění 5 je velkoobjemově zvětšen, a to jednak proto, aby se zde obdrželo větší množství kapaliny, a jednak proto, aby se v důsledku zvětšené plochy skříně dosahovalo zvětšené tepelné ztráty sáláním. Na hřídelové těsnicí skříni 10 je v geodeticky vysoko položené oblasti upraveno odvzdušňovací zařízení 11.

Na obr. 2 a 3 je těsnicí prostor 9 kluzného kroužku s výhodou rozdělen válcovitou stěnou 12 na dvě dílčí oblasti 13 , 14. Vnitřní oblast 13, která leží kolem kluzného kroužkového těsnění 5, a vnější oblast 14 jsou přitom jednak spojeny v blízkosti těsnicích ploch prstencovou mezerou 15, a jednak i pomocí vývrtů 16, které jsou upraveny v odtud axiálně vzdálené oblasti. Ve vnitřní oblasti 13., která je výhodně oddělena válcovitou stěnou 12., je dále v geodeticky spodní oblasti upraveno vnitřní žebro 17, které zasahuje na vzdálenost několika málo milimetrů, 2 mm, k vnějšímu průměru kluzného kroužkového těsnění je upraveno šikmo a nikoli souose s hřídelí 4. Vnější žebro 18., které je uspořádané ve vnější oblasti 14 těsnicího prostoru 9, leží podle vynálezu při pohledu ve směru otáčení asi 45° před horním vrcholem vnější oblasti 14., tzn. u daného provedení a znázornění v horním levém kvadrantu, a nezasahuje až úplně k vnějšímu ohraničení těsnicího prostoru ale ponechává mezi sebou a stěnou těsnicího prostoru 9 volnou úzkou mezeru, aby se zde umožnilo protékání, zejména nashromážděného plynu.

např. 1 až 5., a dále

Na obr. 4 a 5 je válcovitá stěna 12., která obklopuje kluzné kroužkové těsnění 5., upravena ve vzdálenosti jen několika málo milimetrů od vnějšího průměru kluzného kroužkového těsnění 5,. Mezi rotující částí kluzného kroužkového těsnění 5. a válcovitou stěnou 12 je upraven dopravní závit 20 , který výhodně dopravuje

-4CZ 281404 B6 kapalinu v těsnicím prostoru 9 od prstencové mezery 15 k vývrtům 16., resp. alternativně k vybráním, přičemž vývrty 16 jsou v pohledu od prstencové mezery 15 upraveny za dopravním závitem 20. V dílčí vnější oblasti 14 těsnicího prostoru 9 kluzného kroužkového těsnění 5 je opět upraveno vnější žebro 18 při pohledu ve směru otáčení čerpadla asi 45’ před horním vrcholem vnější oblasti 14, a sice opět s mezerou 19 mezi sebou a vnějším ohraničením těsnicího prostoru 9.·

Na obr. 6 a 7 jsou v těsnicím prostoru 9 kluzného kroužkového těsnění 5 místo válcovité stěny 12 uspořádána dvě radiální žebra 21, která ve vzdálenosti několika málo milimetrů, např. 1 až 2 mm, zasahují k vnějšímu průměru kluzného kroužkového těsnění 5. V radiálních žebrech 21 jsou provedena vybrání 22, která umožňují protékání kapaliny a plynu. Jak ukázaly pokusy, je tím možno dosáhnout toho, že se v horním rozsahu těsnicího prostoru 9 plyn shromažčťuje a potom odtud může být odváděn odvzdušňovacím zařízením 11.

Na obr. 1 je dále ještě znázorněn spojovací kanálek 23. Ten spojuje místo z tlakového rozsahu čerpadla s vysokým tlakem s prostorem 24,, který se nalézá mezi kluzným ložiskem 7 a distančním úsekem 8, napojujícím se na kluzné kroužkové těsnění 5. Kluzné ložisko 7 však může být tvořeno, resp. nahrazeno i odpovídajícím škrticím prvkem, např. klapkou, pokud v této oblasti není nutné přídavné uložení čerpadla. Tímto přívodem vysokotlaké kapaliny se dosahuje toho, že tlak na místě odběru převáděcího potrubí panuje přibližně také v těsnicím prostoru 9 kluzného kroužkového těsnění 5.· Tím se dosáhne zvětšení odstupu média v těsnicím prostoru 9 od podmínek parního tlaku.

Claims (17)

1. Odstředivé čerpadlo na dopravu horké kapaliny s nejméně jedním hřídelovým prostupem čerpadlové skříně směrem ven, který je opatřen kluzným kroužkovým těsněním (5), které je uspořádáno uvnitř těsnicího prostoru (9), obsahujícího dopravovanou kapalinu, který je od čerpadlové skříně oddělen distančním úsekem (8) s malou hřídelovou vůlí a obsahuje prostředek pro vytváření cirkulace kapaliny uvnitř těsnicího prostoru (9) pro ostřikování oblasti kluzných ploch kluzného kroužkového těsnění (5), vyznačující se tím, že obsahuje ve vzdálenosti od kluzného kroužkového těsnění (5) prostředek pro uklidnění cirkulace kapaliny a přijímající velkoobjemový těsnicí prostor (9) pro oddělený plyn, přičemž těsnicí prostor (9) je opatřen zařízením pro odvedení nahromaděného plynu.

2. Odstředivé čerpadlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že těsnicí prostor (9) je rozdělen do vnitřní oblasti (13) a vnější oblasti (14), které mají v blízkosti kluzné plochy kluzného kroužkového těsnění (5) první spojení ve formě prstencové mezery (15) a od néj vzdálené druhé spojení ve formě vývrtu (16).

-5CZ 281404 B6

3. Odstředivé čerpadlo podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že prostředek pro uklidnění cirkulace kapaliny je tvořen nejméně jedním žebrem (17, 21), které je vyvedeno až do vzdálenosti 1 až 2 mm k obvodu kluzného kroužkového těsnění (5).

4. Odstředivé čerpadlo podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že zařízení pro odvedení nahromaděného plynu je tvořeno odvzdušňovacím zařízením (11).

5. Odstředivé čerpadlo podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že žebro (17, 21) je uspořádáno pod hřídelí (4).

6. Odstředivé čerpadlo podle některého z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že žebro (17, 21) probíhá šikmo k axiálnímu směru.

7. Odstředivé čerpadlo podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že obsahuje více radiálních žeber (21), která zasahují od stěny těsnicího prostoru (9) ke kluznému kroužkovému těsnění (5) .

8. Odstředivé čerpadlo podle některého z nároků 3 až 7, vyznačující se tím, že radiální žebra (21) mají vybrání (22).

9. Odstředivé čerpadlo podle některého z nároků 2 až 6, vyznačující se tím, že prostředek pro uklidnění cirkulace kapaliny je dále tvořen válcovitou stěnou (12), která odděluje vnitřní oblast (13) a vnější oblast (14).

10.Odstředivé čerpadlo podle nároku 9, vyznačující se tím, že mezi válcovitou stěnou (12) a částí spojenou s kluzným kroužkovým těsněním (5) je uspořádán dopravní závit (20).

11.Odstředivé čerpadlo podle některého z nároků 7 až 10, vyznačující se tím, že vnější oblast (14) obsahuje nad hřídelí (4) nejméně jedno žebro (18, 21), které probíhá příčně k obvodovému směru a ponechává volný průchozí příčný průřez.

12.Odstředivé čerpadlo podle nároku 11, vyznačující se tím, že žebro (18, 21) je uspořádáno ve směru otáčení před vrcholem těsnicího prostoru (9).

13.Odstředivé čerpadlo podle nároku 11 nebo 12, vyznačující se tím, že průchozí příčný průřez je tvořen vně ležící štěrbinou, která je vytvořena jako mezera (19) a/nebo vybrání (22).

14.Odstředivé čerpadlo podle některého z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že těsnicí prostor (9) je napojen na oblast vysokého tlaku čerpadla a jeho případné spojení s oblastí nízkého tlaku obsahuje škrticí prvek.

-6CZ 281404 B6

15.Odstředivé čerpadlo podle nároku 14, vyznačující se tím, že spojení s oblastí vysokého tlaku na čerpadlové straně ústí z distančního úseku (8).

16.Odstředivé čerpadlo podle některého z nároků 1 až 15, vyznačující se tím, že na těsnicím prostoru (9) je uspořádán odvzdušňovací hrnec s odvzdušňovacím zařízením (11).

17.Odstředivé čerpadlo podle některého z nároků 1 až 16, vyznačující se tím, že těsnicí prostor (9), resp. odvzdušňovací hrnec obsahuje senzor pro kontrolování provozních podmínek.