DE10120409A1

DE10120409A1 - Kreiselpumpe zur Förderung heißer Medien

Info

Publication number: DE10120409A1
Application number: DE10120409A
Authority: DE
Inventors: Albert L Zientek; Andreas Sander
Original assignee: Sero Pumpenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Sero Pumpenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: DE10120409B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine als Seitenkanalpumpe ausgebildete Kreiselpumpe für die Förderung von heißen Medien. Für eine ausreichende Dichtung ist die Wellenabdichtung über eine Distanzstrecke an das kalte Ende der Pumpe gelegt, wobei die Distanzstrecke als zweiteiliges Kühlteil ausgebildet und das erste Kühlteil eine große Oberfläche aufweist und aus einem die Wärme optimal abführenden Material besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zur Förderung heißer Medien, insbesondere in horizontaler Bauweise mit einem axia len Eintrittsstutzen für das heiße Medium und mit einem in ei nem Pumpengehäuse vorgesehenen radialen Druckstutzen, sowie einem zwischen Eintritts- und Druckstutzen angeordne ten Pumpenlaufrad, das auf einer rotierenden Pumpenwelle ro tationsfest sitzt, wobei mittels einer Distanzstrecke am Wellen austritt durch ein Wellenabdichtungsgehäuse mindestens eine Wellenabdichtung, z. B. eine Gleitringdichtung vorgesehen ist.

Um bei derartigen Maschinen Wellenabdichtungssysteme, z. B. Gleitringdichtung, Magnetkupplung, Spaltrohrmotor, Stopfbuch se, Radialwellendichtring verwenden zu können, welche dann bei nicht all zu hohen Betriebstemperaturen eingesetzt werden sollen, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um die Betriebs temperatur am Ort des Abdichtungssystems auf die max. zuläs sige niedrigere Temperatur zu senken.

Die notwendigen Einsatzbedingungen erreicht man nach heuti gem Stand der Technik durch den Einsatz zweier unterschiedli cher Methoden.

Bei der ersten Methode (DE 34 38 662 A1) wird durch einen Sekundärkreislauf (sog. Kühlkreislauf) bei niedrigerer Tempera tur als der des Hauptkreislaufs die überschüssige Wärmemenge am Ort der Wellenabdichtung abgeführt und die Mediumstem peratur des Hauptkreislaufs entsprechend gesenkt. Hierdurch entstehen sehr hohe zusätzliche Betriebskosten für Kühlmedi um, Verrohrung bzw. Anschluß des Kühlkreislaufs, Wartung und Instandhaltung des Kühlkreislaufs.

Die zweite Möglichkeit (DE-G 86 27 766) zur Senkung der Me diumstemperatur besteht darin die Wellenabdichtung in einem räumlich entfernten Punkt anzubringen. Hier wird kein Kühl kreislauf benötigt. Man legt die Wellenabdichtung ans "kalte" Ende der Pumpe. Zwischen Wellenabdichtung und Pumpe wird eine sogenannte Distanzstrecke geschaltet. Eine ausreichende Abkühlung des Abdichtungssystems ist nicht gewährleistet.

Bei den bekannten Kreiselpumpen müssen die für das Pum pengehäuse und damit auch den Kühlkörper verwendeten- Werkstoffe allerdings den Einsatzbedingungen der Pumpe wie Werkstoffe allerdings den Einsatzbedingungen der Pumpe wie Druckfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit entsprechen. Sie können deshalb hinsichtlich Wärmeleitfähigkeit und Größe der wärmeabgebenden Oberfläche nicht optimal gestaltet werden. Der Möglichkeit, an der Wellenabdichtung die notwendige nied rige Temperatur ohne weitere Hilfsmittel, wie Lüfterrad mit Leit blechen usw. zu erreichen, sind damit Grenzen gesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der be kannten Pumpen zu vermeiden und die Wärmeableitung durch einfache konstruktive Maßnahmen ohne weitere bewegliche Teile deutlich zu verbessern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das als Seitenkanal laufrad ausgebildete Pumpenlaufrad in einem Seitenkanalpum penteil zwischen einem Eintrittsgehäuse und einem Austrittsge häuse mit einem Druckkanal angeordnet ist, und dass die Dis tanzstrecke zweiteilig ausgebildet ist, wobei das erste Teil ein Kühlteil ist und eine große Oberfläche aufweist.

Mit dem Einsatz eines zweiteiligen Kühlteiles mit großer Ober fläche wird erreicht, dass durch Abstrahlung bzw. Konvektion über die große Oberfläche des Kühlteiles ein großer Anteil der Wärmemenge des heißen Fördermediums an die umgebende Luft abgegeben und damit die Temperatur des Fördermediums an der Wellenabdichtung gering gehalten wird.

Die außen aufgesetzten Kühlrippen dienen dazu eine möglichst große Wärmemenge vom Pumpenkörper aufzunehmen und an die umgebende Atmosphäre abzugeben.

Das aus einem warmfesten metallischen Werkstoff, z. B. Stahl, Stahl/Gusseisen, Sphäroguss, rostfreier korrosionsbeständiger Stahl od. dgl., bestehende Kühlrohr nimmt die entsprechenden Drücke und Kräfte auf. Demzufolge können die als Halbschalen ausgebildeten Kühlrippen ohne durch hydraulische Kräfte be lastet zu werden auf das Kühlrohr aufgesetzt werden. Sie müs sen keine Kräfte übertragen und können den Anforderungen ent sprechend optimal ausgelegt werden. Das bedeutet neben einer möglichst hohen Wärmeleitfähigkeit einfach und preiswert her gestellt werden zu können. Als solche Werkstoffe bieten sich B. Kupfer und Aluminium an, wobei Al wegen des Preises und der leichteren Herstellung von Vorteil ist. Während z. B. die Wärme leitfähigkeit e [W/mK] von Stahl/Gusseisen 45-50, von einem le gierten korrosionsbeständigen Stahl ca. 15 beträgt, liegt der Ko effizient für Al bei 220 und Cu bei 380. Zusätzlich kann die an die Luft grenzende Oberfläche bei Al durch dünne Verrippung gegenüber Stahl/GG um das 2-3-fache vergrößert werden.

Der Wärmeübergang vom Kühlrohr zu den Kühlrippen wird durch eine entsprechende Oberflächengestaltung und/oder durch gut wärmeleitende Zwischenmedien (z. B. Wärmeleitzement) sicher gestellt. Dabei hat der Wärmeleitzement noch den Vorteil, dass Fertigungsungenauigkeiten zwischen Kühlrohr und Kühlrippen ausgeglichen werden können. Es entsteht somit keine Luftbrem se für den Wärmeübergang.

Der besondere Vorteil der Erfindung, besteht im deutlich besse ren Temperaturgefälle von Pumpe zur Wellenabdichtung und in der dadurch bei gleicher Wärmeabfuhr möglichen geringeren Baugröße mit kleinem Platzbedarf im Vergleich zu herkömmli chen Aggregaten mit einteiligen Kühlkörper.

Weitere erfindungsgemäße Maßnahmen sind in einem Ausfüh rungsbeispiel beschrieben und in einer Zeichnung dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Pumpe.

In einer Kreiselpumpe 1 ist eine horizontale Pumpenwelle 15 ei nerseits in einem Pumpenlager 5 in einem Pumpengehäuse 3 mit einem Lagergehäuse 4 und andererseits über eine Distanz strecke am kalten Ende der Kreiselpumpe 1 in einem Wellenla ger 27 gelagert. An einen nicht dargestellten axialen Eintritts stutzen 2 schließt sich ein Seitenkanalpumpenteil 9 mit einem Eintrittsgehäuse 10 und einem Austrittsgehäuse 11 mit einem dazwischen liegenden Seitenkanal-Pumpenlaufrad 12 an. Das anschließende Pumpengehäuse 3 ist mit einem einen Auslass kanal 8 bildenden Druckstutzen 6 mit Druckflansch 7 versehen. An einem Zwischenstück 29 mit Stützfuß 14 schließen sich die, eine Distanzstrecke bildenden beiden Teile an, nämlich das Kühlteile 16 und der Wellenabdichtungsraum 17 an. Das Kühl teil 16 besteht aus einem Kühlflansch 18, einem die Pumpen welle 15 umgebenden Kühlrohr 19 und einem Kühlgehäuse 20. Dieses aus den Partien 18 bis 20 bestehende Bauteil ist mittels des Kühlflansches 18 mit dem Zwischenstück 29 verschraubt. Auf das Kühlrohr 19 sind mehrere als Halbschalen ausgebildete Kühlrippen 21 aufgesetzt, wobei zwischen der letzten Kühlrippe 21a und dem Kühlgehäuse 20 ein Befestigungsflansch 23 ein gebaut ist. Das Kühlgehäuse 20 bildet ein zum kalten Pumpen teil hinweisendes offenes "U". An das erste Kühlteil 16 schließt sich der Wellenabdichtungsraum 17 an, der aus einem Wellen abdichtungsgehäuse 24 besteht. Dieses Wellenabdichtungsge häuse 24 bildet ein zur Pumpenseite hinweisendes offenes "U". Die U-Formen des Kühlgehäuses 20 und des Wellenabdich tungsgehäuses 24 sind mit ihren offenen Seiten gegeneinander gesetzt und bilden somit einen gemeinsamen flüssigkeitsgefüll ten Kühlraum 25, in dem die Wellenabdichtung 26 eingebaut und folglich, auch bei der Förderung sehr heißer Medien, aus reichend gekühlt und geschmiert ist. Mit 28 ist der Wellenzapfen für den Antrieb der Pumpenwelle 15 bezeichnet.

Das aus dem Kühlflansch 18, dem Kühlrohr 19 und dem Kühl gehäuse 20 gebildete Basisteil des Kühlteiles 16 besteht aus ei nem warmfesten Werkstoff, wie Stahl und/oder Gusseisen und ist demzufolge so stabil, dass sämtliche Drücke und Kräfte auf genommen werden können und bildet somit einen Teil des Pumpendruckkörpers. Die eine große Oberfläche bildenden Kühlrippen 21 sind auf das Kühlrohr 19 aufgesetzt. Weil sie kei ne Kräfte zu übernehmen haben, können sie aus einem die Wärme optimal abführenden Material bestehen. Diese Ausges taltungen bedingen gegenüber älteren Kreiselpumpen ohne Kühlkreislauf ein deutlich besseres Temperaturgefälle von der Seitenkanalpumpe 9 zur Wellenabdichtung 26, wodurch die Baugröße und der Platzbedarf der Kreiselpumpe bei gleicher Wärmeabfuhr gegenüber herkömmlichen Pumpen wesentlich verringert ist. 1 Kreiselpumpe
2 axialer Eintrittsstutzen
3 Pumpengehäuse
4 Lagergehäuse
5 Pumpenlager
6 Druckstutzen
7 Druckflansch
8 Auslasskanal
9 Seitenkanalpumpenteil
10 Eintrittsgehäuse
11 Austrittsgehäuse
12 Seitenkanal-Pumpenlaufrad
13 Druckkanal
14 Stützfuß
15 Pumpenwelle
16 Kühlteil I
17 Teil II = Wellenabdichtungsraum
18 Kühlflansch
19 Kühlrohr
20 Kühlgehäuse
21 Kühlrippen
22 Spalt mit Wärmezement
23 Befestigungsflansch
24 Wellenabdichtungsgehäuse
25 Kühlraum
26 Wellenabdichtung
27 Wellenlager
28 Wellenzapfen
29 Zwischenstück

Claims

1. Kreiselpumpe (1) zur Förderung heißer Medien, insbesondere in horizontaler Bauweise mit einem axialen Eintrittsstutzen (2) für das heiße Medium und mit einem in einem Pumpengehäuse (3) vorgesehenen radialen Druckstutzen (6), sowie einem zwi schen Eintritts- (2) und Druckstutzen 6 angeordneten Pumpen laufrad (12), das auf einer rotierenden Pumpenwelle (15) rotati onsfest sitzt, wobei mittels einer Distanzstrecke am Wellenaus tritt durch ein Wellenabdichtungsgehäuse (24) mindestens eine Wellenabdichtung (26), z. B. eine Gleitringdichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das als Seitenkanallaufrad (12) ausgebildete Pumpenlaufrad in einem Seitenkanalpumpen teil (9) zwischen einem Eintrittsgehäuse (10) und einem Aus trittsgehäuse (11) mit einem Druckkanal (13) angeordnet ist, und dass die Distanzstrecke zweiteilig (16, 17) ausgebildet ist, wobei das erste Teil ein Kühlteil(16) ist und eine große Oberflä che aufweist.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlteil (16) zur Bildung einer großen Oberfläche aus mehreren Kühlrippen (21) besteht, die auf ein die Pumpenwelle (15) umgebendes Kühlrohr (19) aufgesetzt sind.

3. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das Kühlrohr (19) einerseits mit einem mit dem Pumpengehäuse (3) verbundenen Kühlflansch (18) und andererseits mit einem Kühlgehäuse (20) verbunden ist.

4. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (21) als Halbschalen auf das Kühlrohr (19) aufgesetzt und mittels Schraubverbindungen miteinander verbunden sind.

5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (19) aus einem Warmfesten metallischen Werkstoff und die Kühlrippen (21) aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen.

6. Kreiselpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (19) aus Stahl, oder einem Sphäroguss, oder einem rostfreien korrosionsbeständigen Stahl, oder einem Stahl- bzw. Grauguss od. dgl. besteht.

7. Kreiselpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (21) aus Kupfer oder Aluminium bestehen.

8. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlgehäuse (20) eine zum Ende (28) der Pumpenwelle (15) hinweisende offene U-Form auf weist, an die sich das Wellenabdichtungsgehäuse (24) mit einer zum Pumpenlaufrad (12) hinweisenden offenen U-Form an schlisst, wobei sich die Wellenabdichtung (26) innerhalb des von dem Kühlgehäuse (20) und dem Wellenabdichtungsgehäu se (24) gebildeten Kühlraum (25) befindet.

9. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt (22) zwischen dem Kühlrohr (19) und den Kühlrippen (21) mit einem gut wärmeleitenden, nach der Montage aushärtenden Zwischenmedium ausgefüllt ist.

10. Kreiselpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmedium ein Wärmeleitzement ist.

11. Kreiselpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmedium ein Kunstharz ist.