DE102018009260A1 - Pumpvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung (50) zum Fördern einer kontaminierten Flüssigkeit mit einer Pumpe, die mit einem Hydraulikantrieb angetrieben ist, wobei der Hydraulikantrieb durch eine Antriebsflüssigkeit antreibbar ist und wobei die Pumpe und der Hydraulikantrieb mechanisch verbunden sind. Zudem sind eine Pumpenwelle der Pumpe und eine Hydraulikantriebwelle des Hydraulikantriebs durch Gleitlager (62, 64, 66, 100, 102) gelagert. Ein Schmiermedium für die Gleitlager (62, 64, 66) ist die Antriebsflüssigkeit. Dabei ist durch wenigstens eine Schmiermediumleitung (78, 80) Antriebsflüssigkeit zu den Gleitlagern (62, 64, 66, 100, 102) geleitet und die Antriebsflüssigkeit nach einem Durchströmen der Gleitlager (62, 64, 66, 100, 102) aus der Pumpvorrichtung ausleitbar.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung zum Fördern einer kontaminierten Flüssigkeit mit einer Pumpe, die mit einem Hydraulikantrieb angetrieben ist, wobei der Hydraulikantrieb durch eine Antriebsflüssigkeit antreibbar ist, und wobei die Pumpe und der Flüssigkeitsantrieb mechanisch verbunden sind.
• Pumpvorrichtungen zum Fördern von kontaminierten Flüssigkeiten sind sehr spezielle Vorrichtungen, die einer Vielzahl von extremen Auslegungsbedingungen genügen müssen. Beispielsweise werden solche Vorrichtungen auch bei hohen Drücken und hohen Temperaturen eingesetzt. Auch die Art der Kontamination der Flüssigkeit spielt eine Rolle. Im Wesentlichen kommen dabei radioaktiv kontaminierte Flüssigkeiten in Betracht oder Flüssigkeiten die durch chemische Stoffe, beispielsweise giftige, ätzende oder saure Stoffe kontaminiert sind.
• Ein wichtiger Anwendungsfall für eine Pumpvorrichtung zum Fördern von kontaminierten Flüssigkeiten ist also das Fördern von mit radioaktiven Stoffen kontaminierten Flüssigkeiten, insbesondere Wasser. Es ist allgemein bekannt, dass in kerntechnischen Anlagen eine Vielzahl an Vorkehrungen zum Schutz der Umwelt vor möglichen Schäden bei einem eventuellen Störfall getroffen wird. Ein Störfall kann mit einer erhöhten Temperaturentwicklung innerhalb eines Kernreaktors einhergehen, wenn die vorgesehenen Kernreaktor-Sicherheitskühlsysteme ausfallen. In solchen Fällen wird die reaktorseitig erzeugte Wärmeenergie, beispielsweise die Nachzerfallsleistung, nicht in genügendem Maße abgeführt und es kann zu einer Überhitzung des Kernreaktors kommen.
• Um auch im Störfall ein Höchstmaß an Sicherheit zu gewährleisten, ist ein Kernreaktor von einem hermetisch geschlossenen Sicherheitsbehälter beziehungsweise einem Containment / Confinement umgeben, wodurch im Falle eines Störfalls die möglicherweise aus dem Reaktorkern entweichenden radioaktiven Stoffe nicht in die Umgebung austreten können, sondern vielmehr in dem Sicherheitsbehälter zurückgehalten werden. Innerhalb eines Sicherheitsbehälters ist zumeist ein Kühlmediumsammelbereich oder ein sogenannter Reaktorsumpf vorgesehen, in welchem bei einem eventuellen Störfall beispielsweise aus einem leckenden Kühlsystem austretendes radioaktiv kontaminiertes Kühlwasser gesammelt, bedarfsweise gekühlt und dem Kühlsystem beziehungsweise dem Reaktorkern oder anderen Systemen wieder zugeführt wird. Es existieren auch Schutzkonzepte, bei welchen ein Kernreaktor in einem Kühlmediumsammelbereich angeordnet ist, welcher im Störfall mit Kühlwasser geflutet wird, um eine erhöhte Kühlung zu erzielen, wobei auch hier das sich im Kühlmediumsammelbereich ansammelnde radioaktiv kontaminierte Kühlwasser gekühlt werden muss.
• In einem Störfall muss die dann durch den Kernreaktor oder eine sonstige Wärmequelle in dem Sicherheitsbehälter beziehungsweise in dessen Kühlmediumsammelbereich in Form von erhitztem zu kühlendem Medium anfallende Wärmeenergie nach außerhalb geführt werden. Wenn dies nicht geschieht, könnte durch eine vermehrte Bildung von Wasserdampf ein gefährlicher Überdruck im Sicherheitsbehälter entstehen, welcher bei Übersteigen eines kritischen Niveaus direkt aus dem Sicherheitsbehälter in die Umgebung abgelassen werden müsste wenn ein Versagen des Sicherheitsbehälters vermieden werden soll.
• Zur Gewährleistung einer hinreichenden Kühlung sind entsprechende Kühlsysteme vorgesehen, welche typischerweise einen Wärmetauscher aufweisen, durch welchen sichergestellt wird, dass radioaktiv kontaminierte Stoffe innerhalb des Sicherheitsbehälters verbleiben und nicht an die Umgebung abgegeben werden. Ein solcher Wärmetauscher wird primärseitig in einem Kühlkreislauf von dem erhitzten zu kühlenden Medium durchflossen, in einem Störfall also typischerweise von radioaktiv kontaminiertem Wasser. Die Sekundärseite eines derartigen Wärmetauschers wird von einem Kühlmittel durchflossen, welches Wärmeenergie von dem erhitzten zu kühlenden Medium aufnimmt und dieses damit kühlt, mit diesem aber nicht in direkten Kontakt tritt, so dass es auch nicht dadurch kontaminiert wird. Das nicht kontaminierte Kühlmittel gibt seinerseits die von ihm aufgenommene Wärmeenergie an eine Wärmesenke außerhalb des Sicherheitsbehälters ab.
• Je nach Art des Störfalls müssen derartige Kühlsysteme sehr leistungsfähig und in der Lage sein, auch über einen langen Zeitraum von beispielsweise zwei Monaten oder mehr größere Wärmemengen aus dem Kühlmediumsammelbereich eines Sicherheitsbehälters nach außerhalb zu transportieren. Hierzu ist es gemäß dem Stand der Technik üblich, mittels elektromotorbetriebener Pumpen einen Strom des zu kühlenden Mediums durch den Kühlkreislauf zu erzwingen. Dies führt zu einem erhöhten Wärmedurchsatz des Wärmetauschers und damit zu einer erhöhten Kühlwirkung. Hierbei sind die Elektromotoren für die Pumpen innerhalb des Sicherheitsbehälters angeordnet.
• Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass gerade in einem Störfall der Betrieb von aktiven Antriebsvorrichtungen wie Motoren innerhalb des Sicherheitsbehälters aufgrund der in einem Störfall herrschenden Bedingungen wie erhöhter Temperatur und einer Atmosphäre mit radioaktiv kontaminiertem Wasserdampf mit einer erhöhten Unsicherheit verbunden sein kann. Dies widerspricht dem Sicherheitsbestreben, gerade in einem Störfall ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit des Sicherheitsbehälterkühlsystems vorzuhalten.
• Das Patentdokument DE 10 2011 107470 A1 offenbart ein Kernreaktorkühlsystem, aufweisend einen Reaktordruckbehälter, welcher seinerseits innerhalb eines von einer ersten Schutzwandung umgebenen ersten räumlichen Bereiches angeordnet ist sowie einen auf ähnlicher geodätischen Höhe zum ersten Bereich angeordneten zweiten von einer zweiten Schutzwandung umgebenen räumlichen Bereich, der dafür vorgesehen ist, aus einem primären mit dem Reaktordruckbehälter zusammenwirkenden Kühlsystem austretendes Kühlwasser zu sammeln. Das Kernreaktorkühlsystem weist Mittel auf, in einem Notfall den ersten räumlichen Bereich mit gekühltem Kühlwasser zu fluten.
• Aus einer deutschen Patentanmeldung ist auch bekannt geworden, dass ein Sicherheitsbehälterkühlsystem einen Wärmetauscher und eine Pumpe aufweist, wobei die Pumpe mit einer Turbine angetrieben wird. Auf diese Weise ist die elektromotorbetriebene Pumpe vermieden.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Pumpvorrichtung zum Fördern einer kontaminierten Flüssigkeit mit einer Pumpe, die von einem Hydraulikantrieb angetrieben ist, anzugeben, die für einen störungsfreien Langzeitbetrieb geeignet ist und dabei eine Kontamination der Antriebsflüssigkeit des Hydraulikantriebs vermeidet.
• Die Aufgabe wird gelöst durch eine Pumpvorrichtung zum Fördern einer kontaminierten Flüssigkeit mit einer Pumpe, die mit einem Hydraulikantrieb angetrieben ist, wobei der Hydraulikantrieb durch eine Antriebsflüssigkeit antreibbar ist, und wobei die Pumpe und der Flüssigkeitsantrieb mechanisch verbunden sind. Die Pumpvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpenwelle der Pumpe und eine Hydraulikantriebwelle des Hydraulikantriebs durch Gleitlager gelagert sind, dass ein Schmiermedium für die Gleitlager die Antriebsflüssigkeit ist, dass durch wenigstens eine Schmiermediumleitung Antriebsflüssigkeit zu den Gleitlagern geleitet ist, und dass die Antriebsflüssigkeit nach einem Durchströmen der Gleitlager aus der Pumpvorrichtung ausleitbar ist.
• Die Pumpe zum Fördern einer kontaminierten Flüssigkeit wird mit einem Hydraulikantrieb angetrieben. Ein Hydraulikantrieb kann beispielsweise eine Antriebsturbine, eine Antriebspumpe oder ein Hydraulikmotor sein. Jedenfalls ist somit ein Antrieb der Pumpe mit elektrischer Hilfsenergie vermieden, wobei die elektrische Hilfsenergie zum einen während der Betriebszeit ausfallen kann und zum anderen Elektromotoren vergleichsweise störanfällig ist. Auch die Verwendung eines Verbrennungsmotors als Antrieb für eine solche Pumpe ist vermieden. Ein Verbrennungsmotor ist ebenfalls ungeeignet für die erfindungsgemäße Verwendung der Pumpe. Die Grundidee der Erfindung besteht darin, bei einer derartigen Pumpvorrichtung die beweglichen bzw. rotierenden Teile durch Gleitlager zu lagern, anstatt der sonst üblichen Lagerung mit Wälzkörpern, wie beispielsweise Kugeln in Kugellagern. Gleitlager sind zudem wesentlich robuster gegen mechanische Einflüsse, beispielsweise kleine Partikel, die in das Gleitlager eindringen könnten. Gleitlager werden üblicherweise mit einem Schmiermittel geschmiert, das die Reibung einer bewegten Fläche des Gleitlagers gegenüber einer feststehenden Fläche des Gleitlagers verringert. Die Erfindung sieht dabei vor, dass als Schmiermittel beziehungsweise Schmiermedium die Antriebsflüssigkeit des Hydraulikantriebs verwendet wird. Auf diese Weise ist die Pumpvorrichtung lediglich auf ein Versorgungsmedium angewiesen, dass sowohl den Hydraulikantrieb der Pumpvorrichtung betreibt beziehungsweise antreibt, als auch das Schmiermedium für die Lagerung der Pumpvorrichtung zur Verfügung stellt. Hierdurch ist eine weitere mögliche Fehlerquelle für das Versagen einer derartigen Pumpvorrichtung vermieden, wodurch die Pumpvorrichtung selbst robuster wird und für einen Langzeitbetrieb geeignet ist. Als robust wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass die Pumpvorrichtung über längere Zeit ohne Versagen, also aktions- oder funktionsfähigen Zustand betrieben werden kann. Als lange Zeit, beziehungsweise für einen Langzeitbetrieb geeignet, ist zum Beispiel ein Zeitraum von wenigstens zwei Monaten oder gegebenenfalls ein noch größerer Zeitraum von beispielsweise sechs oder zwölf Monaten eines ununterbrochenen Betriebes anzusehen. Außerdem sieht die Pumpvorrichtung vor, dass die Antriebsflüssigkeit nicht nur zu den Gleitlagern als Schmiermedium geleitet wird, sondern auch nach dem Durchströmen der Gleitlager aus der Pumpvorrichtung ausgeleitet wird. Das bedeutet, dass ein stetiger Volumenstrom von Antriebsflüssigkeit, jedoch ein vergleichsweise kleiner Teilstrom der zur Verfügung gestellten Antriebsflüssigkeit für den Hydraulikantrieb, das Gleitlager durchströmt, dabei zum Beispiel die im Gleitlager durch Friktion erzeugte Wärme aufnimmt, wobei derart das Gleitlager gekühlt ist. Nach dem Durchströmen der Gleitlagerung, die zwei oder mehrere Gleitlager aufweisen kann, wird die erwärmte Antriebsflüssigkeit aus der Pumpvorrichtung ausgeleitet und somit eine effektive Kühlung der Pumpvorrichtung insgesamt gewährleistet. Schließlich kann -je nach Umgebungsbedingungen - die Pumpvorrichtung selbst über ihr Gehäuse auch Wärme aufnehmen. Die aufgenommene Wärme wird über den oben beschriebenen Mechanismus, nämlich dem Durchströmen der Antriebsflüssigkeit im Bereich der Lagerung der Pumpvorrichtung bzw. im Innern von deren Gehäuse, und der anschließenden Ausleitung der erwärmten Antriebsflüssigkeit in einen Bereich außerhalb der Pumpvorrichtung wieder abgeben. Auf diese Weise ist eine effektive Kühlung für einen sowohl robusten als auch einen Langzeitbetrieb gewährleistet.
• Zudem ist ein Druck, mit dem die Antriebsflüssigkeit den Hydraulikantrieb zugeleitet wird, jedenfalls höher, als der Druck den die zu fördernde kontaminierte Flüssigkeit hat. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass aufgrund der Druckverhältnisse zwischen Antriebsflüssigkeit und zu pumpender kontaminierter Flüssigkeit sich die Antriebsflüssigkeit im Inneren des Gehäuses oder des Lagergehäuses der Pumpvorrichtung nur in Richtung der kontaminierten Flüssigkeit bewegt. Ein Rückfluss von kontaminierter Flüssigkeit in Richtung der Antriebsflüssigkeit ist aufgrund der Druckverhältnisse - dem Druckgefälle zwischen Antriebsflüssigkeit und kontaminierter Flüssigkeit - während des Betriebes der Pumpvorrichtung nicht möglich. Eine Kontamination der Antriebsflüssigkeit mit kontaminierter Flüssigkeit ist somit verhindert. Zudem kann an geeigneter Stelle, beispielsweise im Gehäuse der Pumpvorrichtung zusätzlich Rückflussverhinderer, Rückschlagklappen oder Ähnliches angeordnet werden, um auch bei Stillstand der Pumpe den Rückfluss von kontaminierter Flüssigkeit zu verhindern. Zudem ist durch die konstruktive Ausgestaltung eines Pumpenlaufrades sichergestellt, dass der Enddruck der Pumpe jedenfalls geringer ist, als der Druck, der im Antriebsmedium herrscht, dass dem Hydraulikantrieb zugeleitet ist. Eine weitere konstruktive Möglichkeit die vorstehend genannten Druckverhältnisse sicherzustellen ist es zudem, auch die konstruktive Gestaltung des Laufrades des Hydraulikantriebs so auf die Ausgestaltung des Pumpenrads abzustimmen, dass ein höherer Druck an der Abströmseite der Pumpe als der Druck im Antriebsmedium vermieden ist.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Pumpvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe und der Hydraulikantrieb eine gemeinsame Drehwelle haben. Der konstruktive Aufbau ist hierdurch vereinfacht. Die Pumpvorrichtung ist kompakt ausgestaltet und weist zudem weniger Teile auf, die im Betrieb der Pumpvorrichtung versagen könnten. Mögliche Fehlerquellen sind hierdurch vorteilhaft reduziert. Ein störungsfreier Langzeitbetrieb ist hierdurch befördert.
• Eine weitere Variante der Pumpvorrichtung sieht vor, dass die Drehwelle in einem Lagergehäuse angeordnet ist. Auch ein gemeinsames Lagergehäuse, in dem die gemeinsame Drehwelle angeordnet ist, vereinfacht die Konstruktion der Pumpvorrichtung und ermöglicht eine noch kompaktere Bauart. Dadurch verringert sich zum Beispiel die Anzahl der notwendigen Dichtungen an Wellen. Auch diese technische Maßnahme begünstigt einen Langzeitbetrieb.
• Die Pumpvorrichtung ist auch so ausgestaltbar, dass eine Drehachse der Drehwelle in geodätischer Richtung gesehen vertikal angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich ein Ansaugstutzen der Pumpe an einer möglichst weit in geodätischer Richtung gesehen unten gelegenen Position positionieren. Das ist dann von Vorteil, wenn beispielsweise die Pumpvorrichtung in einem Pumpensumpf oder Flüssigkeitssumpf angeordnet ist, so dass an dieser geodätisch unten gelegenen Stelle Zulaufbedingungen für die zu fördernde Flüssigkeit in die Ansaugseite der Pumpe am günstigsten sind. Solche Pumpen, die zumindest teilweise in die zu fördernde Flüssigkeit eingetaucht sind, werden dann beispielsweise auch als Tauchpumpen bezeichnet.
• Ein weiterer Vorteil der Pumpvorrichtung ergibt sich, wenn ein Flügelrad der Pumpe und/oder ein Antriebsrad des Hydraulikantriebs fliegend gelagert sind, d.h. sowohl Flügelrad als auch Antriebsrad sind an einem Wellenende angebracht, insbesondere an den Wellenenden einer gemeinsamen Drehwelle. Hierdurch besteht die konstruktive Möglichkeit, sowohl die Pumpe als auch den Hydraulikantrieb mit einer gemeinsamen Lagerung der gemeinsamen Drehwelle zu versehen. Im Resultat ist hierdurch eine sehr kompakte Konstruktion möglich, die gleichzeitig besonders robust ist, da sie eine möglichst geringe Anzahl von Bauteilen aufweist.
• Zur Versorgung der Lagerung der Pumpvorrichtung ist es vorgesehen, dass eine Schmiermediumleitung als Ausnehmung oder Bohrung im Lagergehäuse ausgestaltet ist. Die Schmiermittelleitung ist also in das Lagergehäuse integriert. Auch das dient zur weiteren Vereinfachung der Konstruktion und kompakten Bauart.
• Die Pumpvorrichtung ist nach einer weiteren Variante so ausgestaltet, dass ein erstes Ende einer Schmiermediumleitung an einer Stelle im Lagergehäuse angeordnet ist, die von einem Hydraulikantriebgehäuse umschlossen ist. Auf diese Weise wird einer Druckseite des Hydraulikantriebs, also einer Stelle in der etwa der Druck der zugeleiteten Antriebsflüssigkeit herrscht, die Antriebsflüssigkeit unmittelbar entnommen und an eine Stelle im Bereich der Gleitlager geleitet, so dass die Antriebsflüssigkeit als Schmiermedium den Gleitlagern zugeleitet ist und für die Gleitlager als Schmiermittel dient. Die Versorgung der Gleitlager mit Schmiermedium ist derart besonders einfach und störungsunanfällig realisiert. Auch diese Ausgestaltung leistet einen Beitrag für einen störungsfreien Langzeitbetrieb.
• Alternativ zu einer Ausleitung von Antriebsflüssigkeit irgendwo an der Pumpvorrichtung oder am Lagergehäuse ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Lagergehäuse und der Drehwelle eine Dichtung oder ein Dichtsystem angeordnet ist, durch die ein Eindringen von kontaminierter Flüssigkeit in das Lagergehäuse verhindert ist. Auf diese Weise ist auch im Falle des Stillstandes der Pumpvorrichtung bzw. wenn diese nicht in Betrieb oder in einem transienten Betriebszustand während des Startens oder des Abstellens der Pumpvorrichtung ist, sichergestellt, dass keine kontaminierte Flüssigkeit durch einen Raum zwischen dem Lagergehäuse und der Drehwelle in den inneren Bereich des Lagergehäuses eindringt.
• Eine weitere Ausgestaltung der Dichtung der Pumpvorrichtung sieht vor, dass die Dichtung eine federbelastete Gleitringdichtung ist, dass durch Federkräfte der federbelasteten Gleitringdichtung die Gleitringdichtung verschlossen ist, wenn der Hydraulikantrieb außer Betrieb ist, dass die Gleitringdichtung gegen eine Federkraft der Feder geringfügig geöffnet ist, wenn der Hydraulikantrieb in Betrieb ist, und dass ein geringer Teilstrom die Antriebsflüssigkeit aus einem Innenbereich des Lagergehäuses durch einen Spalt zwischen dem Gleit- und dem Gegenring der Gleitringdichtung in einen Innenraum des Pumpengehäuses gelangt, wenn der Hydraulikantrieb in Betrieb ist. Auf diese Weise ist das Eindringen von kontaminierter Flüssigkeit in den inneren Bereich des Lagergehäuses der Pumpvorrichtung sicher vermieden, wenn die Pumpvorrichtung außer Betrieb ist. Zudem ist sichergestellt, dass auch ein Eindringen von kontaminierter Flüssigkeit in den inneren Bereich des Lagergehäuses während des Betriebs der Pumpvorrichtung durch das Ausfließen eines kleinen Teilstroms der Antriebsflüssigkeit durch den Spalt vermieden ist. Gleichzeitig ist die mechanische Belastung der Gleitringdichtung während des Betriebs der Pumpvorrichtung verringert, da im Betriebsfall der Gleit- und der Gegenring der Gleitringdichtung durch die Antriebsflüssigkeit geschmiert wird und dementsprechend keinem Verschleiß unterliegt. Das erhöht die Standzeit der Gleitringdichtung und damit der Pumpvorrichtung insgesamt.
• Eine weitere Ausgestaltung der Dichtung der Pumpvorrichtung sieht vor, dass die Dichtung eine federbelastete Gleitringdichtung ist, dass durch Federkräfte der federbelasteten Gleitringdichtung die Gleitringdichtung ständig verschlossen ist, unabhängig davon ob der Hydraulikantrieb in Betrieb ist oder nicht, und dass ein Teilstrom der Antriebsflüssigkeit aus einem Innenbereich des Lagergehäuses durch radiale Bohrungen in der Drehwelle (und rotierender Bauteile) sowie einer angeschlossenen axialen Bohrung in der Drehwelle in einen Niederdruck-Innenraum des Hydraulikantriebgehäuses gelangt, wenn der Hydraulikantrieb in Betrieb ist. Durch die durch Federkräfte ständig verschlossene Gleitringdichtung ist das Eindringen von kontaminierter Flüssigkeit in den inneren Bereich des Lagergehäuses der Pumpvorrichtung sicher vermieden, unabhängig davon ob die Pumpvorrichtung in Betrieb ist oder nicht. Gleichzeitig ist die mechanische Belastung der Gleitringdichtung während des Betriebs der Pumpvorrichtung verringert, da die auf die Gleitringdichtung wirkende Kraft vermindert ist und dementsprechend weniger belastet wird. Das erhöht die Standzeit der Gleitringdichtung und damit der Pumpvorrichtung insgesamt. Im Fall des Einsatzes der Pumpvorrichtung in einem Kernkraftwerk wird insbesondere dadurch auch ein Verlust von sekundärseitigem Kühlmedium aus dem Hydraulikgehäuse der Pumpvorrichtung in das Pumpengehäuse (also in den Sicherheitsbehälter) vermieden.
• Eine vorteilhaft ausgestaltete Pumpvorrichtung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom der Antriebsflüssigkeit aus dem Hydraulikantriebgehäuse durch die Schmiermediumleitungen in das Lagergehäuse der Pumpvorrichtung fließend, für einen definierten Betriebszustand so bemessen ist, dass durch diesen Volumenstrom der durch die Reibung an den Gleitlagern entstehende Wärmestrom und/oder der von einer Umgebung auf die Pumpvorrichtung übertragene Wärmestrom durch den Spalt in das Pumpengehäuse bzw. durch die Bohrungen in der Drehwelle in das Hydraulikantriebgehäuse gefördert wird. Sind der Volumenstrom der Antriebsflüssigkeit in vorstehender Weise berechnet und die Bauteile entsprechend ausgelegt, also beispielsweise unter Berücksichtigung einer Spaltbreite des Spalts oder eines Durchmessers der Bohrungen in der Drehwelle, der Druckverhältnisse von Antriebsflüssigkeit und zu fördernder kontaminierter Flüssigkeit, des Druck- und des Schmiermediumbedarfs der Gleitlager usw., ist die Pumpvorrichtung in vorteilhafter Weise robust ausgestaltet und weist eine entsprechend lange störungsfreie Betriebszeit bei voller Funktionalität auf.
• Eine weitere Ausgestaltung der Pumpvorrichtung ist erreicht, wenn die Dichtung aus einem Material gefertigt und so ausgelegt ist, dass diese während einer Betriebszeit von wenigstens zwei Monaten, aber auch bis zu sechs oder zwölf Monaten, mit einer durch eine vorbestimmte radioaktive Strahlenbelastung kontaminierten Flüssigkeit funktionsfähig ist oder dass diese während einer Betriebszeit von wenigstens zwei Monaten, aber auch bis zu sechs oder zwölf Monaten, mit einer vorbestimmten Belastung durch eine Säure bzw. durch eine Lauge als kontaminierte Flüssigkeit funktionsfähig ist. Ein wichtige Eigenschaft der Pumpvorrichtung ist es eine robuste Bauart zu haben, also eine lange Betriebszeit zu gewährleisten, obwohl die zu fördernde kontaminierte Flüssigkeit oft hohe Anforderungen an das Material stellt, insbesondere das Material der Dichtung. Hierfür wird vorgeschlagen, als Dichtungsmaterial ein solches zu wählen, dass die zu fördernde kontaminierte Flüssigkeit entsprechend lange erträgt und gleichzeitig die technische Funktion der Dichtheit gewährleistet. Das sind beispielsweise säure- oder laugenbeständige Kunststoffe oder bestrahlungsresistente Elastomere oder Polymerwerkstoffe.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten sind den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
• Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung, weitere Ausführungsformen und weitere Vorteile näher beschrieben werden.
• Es zeigen
• 1 eine Prinzipskizze eines exemplarischen Sicherheitsbehälterkühlsystems, und
• 2 eine exemplarische Pumpvorrichtung zur Verwendung in einem Sicherheitsbehälterkühlsystem.
• 1 zeigt in einer Prinzipskizze ein exemplarisches erstes Sicherheitsbehälterkühlsystem 10 nach einem Stand der Technik als Anwendungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Pumpvorrichtung. Ein Sicherheitsbehälter 12, in diesem Fall ein Containment / Confinement aus Beton oder Stahl für einen Kernreaktor, umschließt einen atmosphärischen Bereich 14 und einen Kühlmediumsammelbereich 18, beispielsweise einen Reaktorsumpf. Der Kühlmediumsammelbereich 18 ist mit einem zu kühlenden Medium 16 gefüllt, in diesem Fall mit Kühlwasser, dessen Oberfläche in der Figur mit einer Linie angedeutet ist. Das zu kühlende Medium wird von einer Wärmequelle 40 erhitzt, in diesem Beispiel ein zumindest teilweise im Kühlmediumsammelbereich 18 befindlicher Kernreaktor, welcher im konkreten Störfall seine Nachzerfallsleistung an das zu kühlende Medium 16 abgibt. Typische Drücke und Temperaturen des zu kühlenden Mediums liegen beispielsweise im Bereich von 1 bar bis 4 bar bzw. im Bereich von 50 °C bis 110 °C.
• Das zu kühlende Medium 16 wird in einem ersten Kühlkreislauf durch die Primärseite 22 eines oberhalb des Kühlmediumsammelbereiches 18 befindlichen ersten Wärmetauschers 20 geführt. Unterhalb der Oberfläche des zu kühlenden Mediums 16 ist im Kühlmediumsammelbereich 18 eine erste Pumpanordnung 38 angeordnet, welche über eine Leitung 26 das zu kühlende Medium von unten in die Primärseite 22 des ersten Wärmetauschers 20 hineindrückt. Dort wird das Medium gekühlt und tritt wieder über eine Leitung 28 als gekühltes Medium wieder aus. Die Leitung 28 kann entweder direkt in den Kühlmediumsammelbereich rückgeführt sein, in der Zeichnung ist jedoch angedeutet, dass die Leitung 28 im atmosphärischen Bereich 14 endet und das Medium 16 über nicht gezeigte Zerrieselungs- oder Sprühvorrichtungen verteilt wird und dann wieder im Kühlmediumsammelbereich 18 gesammelt wird.
• Die Sekundärseite 24 des Wärmetauschers 20 wird von einem Kühlmittel durchflossen, welches über eine zweite Pumpanordnung 34 durch eine Leitung 30 von außerhalb des Sicherheitsbehälters 12 zugeführt wird. Die zweite Pumpanordnung 34 versetzt das Kühlmittel derart in Strömung, dass eine in der Leitung 30 angeordnete Turbine 36 dadurch angetrieben wird. Die erste Pumpanordnung 38 ist derart mit der Turbine 36 gekoppelt, dass sie durch diese angetrieben wird. In diesem Fall sind die erste Pumpanordnung 38 und die Turbine 36 durch eine gemeinsame Drehwelle mechanisch miteinander gekoppelt. Somit wird das zu kühlende Medium im ersten Kühlkreislauf indirekt durch einen außerhalb des Sicherheitsbehälters 12 angeordneten Motor oder eine sonstige Antriebsvorrichtung der zweiten Pumpanordnung 34 in Strömung versetzt. Dadurch ist ein aktiver Elektromotor wie beispielsweise ein Verbrennungs- oder Elektromotor zum Antrieb der ersten Pumpanordnung 38 innerhalb des Sicherheitsbehälters 12 in vorteilhafter Weise vermieden.
• Nach Durchströmen der Sekundärseite 24 des Wärmetauschers 20 wird das dann erwärmte Kühlmittel über eine Leitung 32 nach außerhalb des Sicherheitsbehälters 12 geführt, wo die Wärmeenergie dann an eine beliebig geartete Wärmesenke abgegeben wird.
• Das in der Figur gezeigte erste Sicherheitsbehälterkühlsystem 10 soll dabei lediglich als Beispiel dafür dienen, wie eine erfindungsgemäße Pumpvorrichtung in einem Bereich der Technik eingesetzt wird, der im Falle eines entsprechenden Störfalls in einem Nuklearkraftwerk kontaminierte Flüssigkeit, nämlich im Wesentlichen Wasser, das radioaktive Partikel oder Bestandteile enthalten kann, eingesetzt wird. Ein entsprechendes Beispiel kann aber auch ohne weiteres für eine Chemieanlage gefunden werden, bei der sich an einer geodätisch tief gelegenen Stelle, chemische Flüssigkeiten sammeln, die diesen Bereich entsprechend kontaminierten. Ob die zu fördernde Flüssigkeit tatsächlich kontaminiert ist oder nicht, spielt für den Betrieb der Pumpvorrichtung keine Rolle. Die Pumpvorrichtung ist jedenfalls auf das Fördern der kontaminierten Flüssigkeit ausgelegt, was das Fördern von normaler, also nichtkontaminierter Flüssigkeit mit beinhaltet.
• 2 zeigt eine exemplarische Pumpvorrichtung 50, die eine Welle 52 aufweist, die um eine Drehachse 54 dreht. In dieser Ansicht oben ist ein Antriebsrad 56 an einem oberen Wellenende angebracht. Im gewählten Beispiel ist als Antriebsrad 56 ein Kreiselpumpenrad gewählt und ist als Verbindung zwischen dem Antriebsrad 56 und dem oberen Wellenende eine Schraubverbindung gewählt. Es ist aber auch innerhalb des Erfindungsgedankens, wenn als Hydraulikantrieb eine Hydraulikturbine mit einem Turbinenrad oder eine andere Pumpenart mit einem Flügelrad oder Laufrad eingesetzt ist. Zudem kann als Verbindungsart zwischen dem Antriebsrad 56 der Welle 52 ohne weiteres auch zum Beispiel eine Nut- und Feder-Verbindung oder eine formschlüssige Verbindungsart gewählt werden. In dieser Ansicht unten ist zudem ein Pumpenlaufrad 58 an einem unteren Wellenende angebracht. Als Pumpenart ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Kreiselpumpe gezeigt, was für das Pumpenlaufrad 58 bedeutet, dass es ein Kreiselpumpenrad ist. Sowohl das Antriebsrad 56 als auch das Pumpenlaufrad 58 sind an einem der Wellenenden angebracht, sind also fliegend gelagert.
• Die Welle 52 ist in einem Lagergehäuse 60 angeordnet, wobei die Lagerung über ein Gleitlagersystem erfolgt, welches sowohl axiale als auch radiale Lagerkräfte von der Welle 52 in das Lagergehäuse 60 abträgt. Das Lagergehäuse 60 weist Befestigungsmittel auf, mit dem es am Boden oder an einem feststehenden Bauteil am Montageort verbindbar, anbringbar oder montierbar ist. Dies ist in der Figur jedoch nicht gezeigt. Dabei weist das Gleitlagersystem eine Gleitlagerhülse 62 auf, die die Gestalt eines Rohrstücks aufweist, wobei deren inneren Durchmesser auf einen äußeren Durchmesser der Welle 62 angepasst ist. Zudem ist die Gleitlagerhülse 62 mit der Welle 52 verbunden, so dass beide Bauteile im Betriebsfall der Pumpvorrichtung 50 gemeinsam rotieren. Zudem weist das Gleitlagersystem einen ersten 64 und einen zweiten Gleitlagerring 66 auf, die jeweils mit dem Lagergehäuse 60 verbunden sind. Demgemäß verbleiben die Gleitlagerringe 64, 66 feststehend an ihrer Einbaustelle im Lagergehäuse 60, auch wenn sich die Welle 52 dreht. Zudem weist das Gleitlagersystem einen dritten Gleitlagerring 100 und einen vierten Gleitlagerring 102 auf, die jeweils mit der Welle 62 verbunden sind, so dass diese Gleitlagerringe im Betriebsfall der Pumpvorrichtung 50 gemeinsam mit der Welle rotieren. Eine Länge eines Langzeitbetriebs mit der Pumpvorrichtung 50 kann beeinflusst werden, indem der Durchmesser der Welle 52 größer gewählt wird, als das gemäß einer Auslegung nach den minimalen Werten eines berechneten Wellendurchmessers notwendig wäre. Genauso kann die Länge eines Langzeitbetriebes vergrößert werden, indem das Gleitlagersystem größer gewählt wird, als nach einer Berechnung nach als minimale Größe für das Gleitlagersystem notwendig wäre.
• Auf der zum Antriebsrad 56 weisenden Seite des Lagergehäuses 60 ist ein erster Absatz 68 am Lagergehäuse 60 angebracht. Der erste Absatz 68 ist als Verbindungsstelle für ein Antriebsgehäuse vorgesehen, das in der Figur jedoch nicht gezeigt ist. Jedoch sollen zwei angedeutete Schrauben 70 zeigen, dass das Antriebsgehäuse beispielsweise mit Schrauben mit dem ersten Absatz 68 und somit mit dem Lagergehäuse 60 verbindbar ist. Mit einem anmontierten Antriebsgehäuse ist das Antriebsrad 56 von einem Innenraum des Antriebsgehäuses vollständig umschlossen. Das Antriebsgehäuse selbst weist dabei an geeigneten Stellen eine Zulauf- und eine Ablauföffnung für ein Antriebsmedium, beispielsweise Wasser, Öl oder andere Flüssigkeiten auf. Für die Anwendung im Nuklearbereich für das in der Figur gezeigte Beispiel wird jedoch in der Regel Wasser als Antriebsflüssigkeit verwendet.
• Das Lagergehäuse 60 weist zudem eine erste 72 und eine zweite Bohrung 74 auf. Jede der Bohrungen 72, 74 ist auf ihrer zur äußeren Umgebung weisenden Seite mit einer Verschlussschraube 76 verschlossen. Diese kann beispielsweise zu Entlüftungszwecken zeitweise geöffnet werden. Ansonsten dienen sie zum flüssigkeitdichten Verschluss der Bohrungen 72, 74. Die Bohrungen 72, 74 haben auch an ihrer den Verschlussschrauben 76 entgegengesetzten Seite jeweils eine weitere Öffnung zum Gehäuseinneren des Lagergehäuses 60. Dabei ist die jeweils weitere Öffnung zwischen dem ersten 64 und zweiten Gleitlagerring 66 angeordnet. Zudem ist die erste Bohrung 72 mit einem ersten Ende einer ersten Schmiermediumleitung 78 verbunden, wobei ein zweites Ende der ersten Schmiermediumleitung 78 an einer Stelle im Lagergehäuse 60 endet, die zum Innenraum des Antriebsgehäuses weist, so dass der Innenraum des Antriebsgehäuses hydraulisch mit der weiteren Öffnung verbunden ist. Eine entsprechend gestaltete zweite Schmiermediumleitung 80 verbindet die zweite Bohrung 74 ebenfalls mit dem Innenraum des Antriebsgehäuses. Im gezeigten Beispiel sind die Schmiermediumleitungen 78, 80 als Bohrungen im Lagergehäuse 60 ausgeführt. Zudem ist eine Verbindungsleitung 82 gezeigt, die im gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls als Bohrung im Lagergehäuse 60 ausgeführt ist, welche die erste Bohrung 72 hydraulisch mit einem zum Pumpenlaufrad 58 weisenden Innenbereich des Gehäuseinneren des Lagergehäuse 60 verbindet. Außerdem ist auf der zum Pumpenlaufrad 58 weisenden Seite des Lagergehäuses 60 ein zweiter Absatz 84 am Lagergehäuse 60 angeformt, wobei der zweite Absatz 84 zum Positionieren und Anflanschen eines Pumpengehäuses vorgesehen ist, welches das Pumpenlaufrad 58 vollständig umschließt. Die Verbindung zwischen dem Pumpengehäuse und dem zweiten Absatz 84 ist durch Verbindungsschrauben 86 angedeutet. Das Pumpengehäuse ist in der Figur nicht gezeigt, weist jedoch eine Ansaugöffnung und eine druckseitige Auslassöffnung für die zu fördernde Flüssigkeit auf. Ein wesentliches Einsatzgebiet der Pumpvorrichtung 50 ist das Fördern von kontaminierter Flüssigkeit. Dabei ist unter kontaminierter Flüssigkeit eine Kontamination mit radioaktiven Stoffen, wie sie beispielsweise bei einem schweren Störfall in einem Kernkraftwerk auftreten zu verstehen. Als kontaminierte Flüssigkeit kann aber auch eine Kontamination mit chemischen Stoffen, beispielsweise Säuren oder Laugen oder sonst wie schädlich aktiven Substanzen oder Giften beziehungsweise Flüssigkeiten verstanden werden. Die für die Pumpvorrichtung verwendeten Materialien müssen dann insbesondere auch auf die Art der Kontamination ausgelegt werden. Das bedeutet, dass die verwendeten Materialien einer radioaktiven Bestrahlung einer festgelegten Höhe für einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise 2 oder 3 Monate, aber bis zu sechs oder zwölf Monate, so ertragen, dass die Funktion der Pumpvorrichtung erhalten bleibt. Entsprechendes gilt für eine Belastung des Materials durch eine chemische Kontamination. Ein funktionsfähiger Betrieb der Pumpvorrichtung von wenigstens zwei Monaten wird bereits als störungsfreier Langzeitbetrieb betrachtet.
• Eine wichtige Eigenschaft der Pumpvorrichtung 50 ist es zu verhindern, dass kontaminierte Flüssigkeit in die Antriebsflüssigkeit gelangt. Im Betrieb der Pumpvorrichtung 50 wird dies wie folgt erreicht. Über die Zulauföffnung im Antriebsgehäuse wird eine Antriebsflüssigkeit in das Gehäuseinnere eingeleitet und hierdurch das Antriebsrad 56 durch die Bewegung der zu geleiteten Antriebsflüssigkeit in eine Drehbewegung versetzt. Zusammen mit dem Antriebsrad 56 dreht sich die Welle 52 sowie das Pumpenlaufrad 58. Gleichzeitig gelangt die unter einem vorgegebenen Antriebsdruck stehende Antriebsflüssigkeit vom Gehäuseinneren des Antriebsgehäuses über die Schmiermediumleitungen 78, 80 in die Bohrungen 72, 74. Ein Teilstrom der Antriebsflüssigkeit in den Bohrungen 72, 74 gelangt dabei in einen von der Gleitlagerhülse 62, den Gleitlagerringen 64, 66 sowie vom Lagergehäuse 60 gebildeten Bereich. Die unter dem Antriebsdruck stehende Antriebsflüssigkeit fließt dabei auch in den Bereich von Gleitflächen zwischen den Gleitlagerringen 64, 66 und der Gleitlagerhülse 62, , bzw. in den Bereich von Gleitflächen zwischen den Gleitlagerringen 64 und 100, bzw. 66 und 102, so dass ein Schmiermediumfilm in den Gleitlagern durch die Antriebsflüssigkeit ausgebildet ist, der unabhängig von der Rotationsbewegung der Welle 52 ist. Hierdurch ist die Reibung bzw. der Verschleiß durch Reibung in den Gleitlagern unabhängig vom Betrieb oder von der Rotationsbewegung der Welle in vorteilhafter Weise verringert. Auch im Betriebsfall der Pumpvorrichtung 50 ist durch einen stetigen Zustrom von Antriebsflüssigkeit, die als Schmiermittel für das Gleitlagersystem dient, eine ausreichende Schmierung der Gleitflächen insgesamt gewährleistet. Ein weiterer Teilstrom der Antriebsflüssigkeit gelangt über die Verbindungsleitung 82 in den zum Pumpenlaufrad 58 weisenden Innenbereich 88 des Lagergehäuses 60. In diesen Innenbereich könnte kontaminierte Flüssigkeit gelangen, die von der Pumpe mit ihrem Pumpenlaufrad 58 im Betrieb angesaugt wird und dann mit der zum Pumpenlaufrad 58 weisenden Seite des Lagergehäuses 60 in Berührung steht. Dies wird jedoch durch den weiteren Teilstrom der Antriebsflüssigkeit verhindert. Der weitere Teilstrom steht nämlich unter demselben Druck wie die Antriebsflüssigkeit, der höher gewählt ist als der Druck, der auf der zum Pumpenlaufrat 58 weisenden Seite des Lagergehäuses 60 herrscht. Auf diese Weise ist nämlich ein stetiger, geringer Flüssigkeitsstrom von Antriebsflüssigkeit von der Antriebsseite der Pumpvorrichtung 50 durch das Lagergehäuse 60 auf die Pumpenseite gewährleistet. Der Volumenstrom des weiteren Teilstroms ist über die Wahl des Durchmessers der Verbindungsleitung 82 sowie durch die Wahl für den Druck der Antriebsflüssigkeit einstellbar. Ein Rückfluss von kontaminierter Flüssigkeit Richtung der Antriebsseite ist damit im Betrieb sicher verhindert. Im gezeigten Beispiel ist es auch vorgesehen, dass durch das Design bzw. die Ausgestaltung des Pumpenlaufrads 58 im Betrieb kein Druck auf der Druckseite der Pumpe auftreten kann, der größer ist als der Druck in der Antriebsflüssigkeit. Aus Gründen der Sicherheit und Zuverlässigkeit ist der Auslegungsdruck für das Pumpenlaufrad sogar um eine bestimmte Druckdifferenz geringer gewählt als der Druck in der Antriebsflüssigkeit.
• Ein weiterer Anwendungsfall der Pumpvorrichtung 50 ist der Einsatz als Tauchpumpenvorrichtung. Dann kann der Fall auftreten, dass die Pumpvorrichtung 50 in kontaminierter Flüssigkeit steht, während die Pumpvorrichtung 50 gar nicht in Betrieb ist. Auch für diesen Fall ist es zweckmäßig, dass ein Eindringen von kontaminierter Flüssigkeit in den Innenbereich 88, also das Gehäuseinnere des Lagergehäuses 60, und damit ein mögliches Vermischen von kontaminierter Flüssigkeit mit der Antriebsflüssigkeit vermieden ist. Für das Vermeiden des Eindringens von kontaminierter Flüssigkeit ist erfindungsgemäß eine Gleitringdichtung 90 zwischen einem statischen Bauteil des Lagergehäuses 60 und einem rotierenden Bauteil der Welle 52 oder einer Drehwelle angeordnet. Das sichere Verschließen zwischen rotierenden und stehenden Teilen der Pumpvorrichtung 50 ist in der 2 in der dargestellten Ansicht auf der rechten Figurhälfte gezeigt. Zudem weist ein Gleitringsystem mehrere Federn auf, von denen eine Feder 92 gezeigt ist. Die Feder 92 ist dabei in einem Deckel 94 und einem Gleitringhalter 96 angeordnet und zwar derart, dass durch die Federkräfte der Feder 92 die Gleitringdichtung 90 gegen die Welle 52 bzw. ein mit der Welle 52 rotierendes Bauteil gedrückt ist. Auf diese Weise ist die Dichtwirkung der Gleitringdichtung 90 verbessert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf der rechten Hälfte der Figur die Situation gezeigt, wenn die Pumpvorrichtung 50 außer Betrieb ist. Dann ist nämlich der Innenbereich 88 drucklos, sodass durch die federbelastete Gleitringdichtung 90 ein Eindringen von kontaminierter Flüssigkeit in den Innenbereich 88 verhindert ist. Wird die Pumpvorrichtung 50 nun in Betrieb genommen, baut sich im Innenbereich 88 ein Druck auf, der dem der Antriebsflüssigkeit entspricht. Da der Druck der Antriebsflüssigkeit höher ist als der Druck der kontaminierten Flüssigkeit und zudem hoch genug ist, gegen die Federkräfte der Federn des Gleitringsystems zu wirken, bewegt sich die Gleitringdichtung 90 in die Richtung, in die die Feder 92 zusammengedrückt wird. Hierdurch entfernt sich die Gleitfläche der Gleitringdichtung 90 vom rotierenden Bauteil, so dass ein Spalt 98 entsteht, was auf der linken Hälfte der Figur dargestellt ist. Auf diese Weise gelangt Antriebsflüssigkeit im Betriebsfall der Pumpvorrichtung 50 vom Innenbereich 88 über das treibende Druckgefälle in die kontaminierte Flüssigkeit. Auf diese Weise ist die mechanische Belastung der Gleitringdichtung 90 im Betrieb der Pumpvorrichtung 50, beispielsweise durch Reibung oder durch Abrieb, vorteilhaft verhindert oder zumindest verringert. Die Gleitringdichtung 90 ist also zumindest im Zeitraum des Startens der Pumpvorrichtung 50 und in der transienten Phase vom Starten der Pumpvorrichtung 50 bis zum Dauerbetrieb geschmiert. Schließlich muss die Gleitringdichtung ihre Dichtwirkung nur dann aufweisen, wenn die Pumpvorrichtung 50 außer Betrieb oder in der beschriebenen transienten Phase beim Starten oder beim Beenden des Betriebes ist. Zudem wird dann die Dichtwirkung durch die Federwirkung der Federn unterstützt. Während im Betrieb der Pumpvorrichtung 50 ein stetiger, kleiner Flüssigkeitsstrom von Antriebsflüssigkeit vom Innenbereich 88 über den Spalt 98 in die kontaminierte Flüssigkeit die Dichtheit gewährleistet. Auf diese Weise ist der Betrieb der Pumpvorrichtung 50 unter hohen Drücken von beispielsweise 5 bar, 10 bar, 20 bar, 50 bar oder sogar höheren Drücken und unter hohen Umgebungstemperaturen von beispielsweise 50 °C, 90 °C, 120 °C oder sogar höher ohne Probleme gewährleistet.
• Bezugszeichenliste

10

Sicherheitsbehälterkühlsystem

12

Sicherheitsbehälter

14

atmosphärischer Bereich

16

zu kühlendes Medium

18

Kühlmediumsammelbereich

20

erster Wärmetauscher

22

Primärseite

24

Sekundärseite

26

Leitung

28

Leitung

30

Leitung

32

Leitung

34

zweite Pumpanordnung

36

Turbine

38

erste Pumpanordnung

40

Wärmequelle

50

Pumpvorrichtung

52

Welle

54

Drehachse

56

Antriebsrad

58

Pumpenlaufrad

60

Lagergehäuse

62

Gleitlagerhülse

64

erster Gleitlagerring

66

zweite Gleitlagerring

68

erster Absatz

70

Schrauben

72

erste Bohrung

74

zweite Bohrung

76

Verschlussschrauben

78

erste Schmiermediumleitung

80

zweite Schmiermediumleitung

82

Verbindungsleitung

84

zweiter Absatz

86

Verbindungsschrauben

88

Innenbereich

90

Gleitringdichtung

92

Feder

94

Deckel

96

Gleitringhalter

98

Spalt

100

dritter Gleitlagerring

102

vierter Gleitlagerring

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102011107470 A1 [0009]

Claims (14)

1. Pumpvorrichtung (50) zum Fördern einer kontaminierten Flüssigkeit mit einer Pumpe, die mit einem Hydraulikantrieb angetrieben ist, wobei der Hydraulikantrieb durch eine Antriebsflüssigkeit antreibbar ist, wobei die Pumpe und der Hydraulikantrieb mechanisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpenwelle der Pumpe und eine Hydraulikantriebwelle des Hydraulikantriebs durch Gleitlager (62, 64, 66, 100, 102) gelagert sind, dass ein Schmiermedium für die Gleitlager (62, 64, 66, 100, 102) die Antriebsflüssigkeit ist, dass durch wenigstens eine Schmiermediumleitung (78, 80) Antriebsflüssigkeit zu den Gleitlagern (62, 64, 66, 100, 102) geleitet ist, und dass die Antriebsflüssigkeit nach einem Durchströmen der Gleitlager (62, 64, 66, 100, 102) aus der Pumpvorrichtung ausleitbar ist.
2. Pumpvorrichtung (50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikantrieb eine Antriebsturbine, eine Antriebspumpe oder ein Hydraulikmotor ist.
3. Pumpvorrichtung (50) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe und der Hydraulikantrieb eine gemeinsame Welle (52) haben.
4. Pumpvorrichtung (50) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (52) in einem Lagergehäuse (60) angeordnet ist.
5. Pumpvorrichtung (50) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse (54) der Welle (52) in geodätischer Richtung gesehen vertikal angeordnet ist.
6. Pumpvorrichtung (50) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flügelrad der Pumpe und/oder ein Antriebsrad des Hydraulikantriebs fliegend gelagert sind.
7. Pumpvorrichtung (50) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schmiermediumleitung (78, 80) als Ausnehmung oder Bohrung im Lagergehäuse (60) ausgestaltet ist.
8. Pumpvorrichtung (50) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Ende einer Schmiermediumleitung (78, 80) an einer Stelle im Lagergehäuse (60) angeordnet ist, die von einem Hydraulikantriebgehäuse umschlossen ist.
9. Pumpvorrichtung (50) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lagergehäuse (60) und der Welle (52) eine Dichtung oder ein Dichtsystem angeordnet ist, durch die ein Eindringen von kontaminierter Flüssigkeit in das Lagergehäuse (60) verhindert ist.
10. Pumpvorrichtung (50) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung aus einem Material gefertigt und so ausgelegt ist, dass diese während einer Betriebszeit von wenigstens zwei Monaten mit einer durch eine vorbestimmte radioaktive Strahlenbelastung kontaminierte Flüssigkeit funktionsfähig ist oder dass diese während einer Betriebszeit von wenigstens zwei Monaten mit einer vorbestimmten Belastung durch eine Säure bzw. durch eine Lauge als kontaminierter Flüssigkeit funktionsfähig ist
11. Pumpvorrichtung (50) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung eine federbelastete Gleitringdichtung (90) ist, dass durch Federkräfte der federbelsteten Gleitringdichtung (90) die Gleitringdichtung (90) verschlossen ist, wenn der Hydraulikantrieb außer Betrieb ist, dass die Gleitringdichtung (90) gegen eine Federkraft der Feder (92) oder Federn (90) geöffnet ist, wenn der Hydraulikantrieb in Betrieb ist, und dass ein Teilstrom die Antriebsflüssigkeit aus einem Innenbereich (88) des Lagergehäuses (60) durch einen Spalt (98) zwischen der Gleitringdichtung (90) und der Welle (52) in einen Innenraum (88) des Pumpengehäuses gelangt, wenn der Hydraulikantrieb in Betrieb ist.
12. Pumpvorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung eine federbelastete Gleitringdichtung (90) ist, dass durch Federkräfte der federbelasteten Gleitringdichtung (90) die Gleitringdichtung (90) ständig verschlossen ist, unabhängig davon ob der Hydraulikantrieb in Betrieb ist oder nicht, und dass ein Teilstrom der Antriebsflüssigkeit aus einem Innenbereich (88) des Lagergehäuses (60) durch wenigstens eine radiale Ausnehmung in der Welle (52) oder in rotierenden Bauteilen sowie einer mit der wenigstens einen radialen Ausnehmung verbundenen axialen Ausnehmung in der Welle (52) in einen Innenbereich des Hydraulikantriebgehäuses gelangt, der einen niedrigeren Druck aufweist als der Druck in der Antriebsflüssigkeit , die dem Hydraulikantriebsgehäuse zugeleitet wird, wenn der Hydraulikantrieb in Betrieb ist.
13. Pumpvorrichtung (50) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenstrom des Teilstroms der Antriebsflüssigkeit für einen definierten Betriebszustand so bemessen ist, dass durch den Volumenstrom die durch die Reibung an den Gleitlagern entstehende Wärmemenge und/oder die von einer Umgebung auf die Pumpvorrichtung übertragene Wärmemenge aufgenommen ist und durch den Spalt (98) in das Pumpengehäuse gefördert ist.
14. Pumpvorrichtung (50) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilvolumenstrom der Antriebsflüssigkeit, der als Schmiermedium dient, für einen definierten Betriebszustand so bemessen ist, dass durch den Teilvolumenstrom die durch die Reibung an den Gleitlagern entstehende Wärmemenge und/oder die von einer Umgebung auf die Pumpvorrichtung übertragene Wärmemenge aufgenommen ist.

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