DE1074403B

DE1074403B - Shaft seal for centrifugal pumps, especially for handling aggressive liquids

Info

Publication number: DE1074403B
Application number: DENDAT1074403D
Authority: DE
Inventors: Wernert Mulheim/ Ruhr Karl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1960-01-28

Description

Wellenabdichtung für Kreiselpumpen, insbesondere zur Förderung aggressiver Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft eine Wellenabdichtung für Kreiselpumpen, insbesondere zur Förderung aggressiver Flüssigkeiten, bei der ein nicht umlaufender Schleifring, der die Pumpenwelle mit Spiel umgibt, mit einer Stirnfläche in axialer Richtung gegen einen umlaufenden Wellenbund angedrückt wird. Der Schleifring soll verhindern, daß zwischen ihm und der Welle bzw. einer auf der Welle sitzenden Zylinderbüchse Förderflüssigkeit aus dem Pumpenraum durch die Abdichtung durchsickert. Üblicherweise dient zum Andrücken des stillstehenden Schleifringes gegen den umlaufenden Wellenbund ein die Welle schlauch- oder büchsenartig umschließendes Druckglied, das gegen die andere Stirnfläche des Schleifringes anliegt und unter der Einwirkung einer Feder steht.Shaft seal for centrifugal pumps, especially for pumping aggressive Liquids The invention relates to a shaft seal for centrifugal pumps, in particular for conveying aggressive liquids, in which a non-rotating slip ring, which surrounds the pump shaft with play, with an end face in the axial direction is pressed against a circumferential shaft collar. The slip ring is intended to prevent that between him and the shaft or a cylinder liner seated on the shaft Pumped liquid seeped out of the pump chamber through the seal. Usually serves to press the stationary slip ring against the rotating shaft collar a pressure member enclosing the shaft like a hose or sleeve, which against the other end face of the slip ring rests and under the action of a spring stands.

Bei Verwendung eines schlauchartigen Druckgliedes kann dieses nach einem früheren Vorschlag aus Gummi oder einem ähnlich elastischen Werkstoff hergestellt, mit seinem anderen Ende in dem ortsfesten Dichtungsgehäuse eingespannt und mit seinem nach außen gewölbten Mittelteil von einem flüssigkeitsgefüllten Ringraum umschlossen sein. Der Ringraum steht dabei durch Kanäle einerseits mit der von Förderflüssigkeit durchsickerten Laufradabdichtung der Kreiselpumpe und andererseits über derart angeordnete Kanäle mit dem Pumpensaugraum in Verbindung, daß die in den Saugraum zurückströmende Förderflüssigkeit den Ringspalt zwischen dem stillstehenden Schleifring und dem umlaufenden Wellenbund von außen umspült. Je nach dem Flüssigkeitsdruck im Ringraum, der sich nach den Druckverhältnissen in diesem Kanalsystem richtet, wird der nach außen gewölbte Mittelteil des elastischen Druckgliedes mehr oder weniger gestreckt, wobei die vorerwähnte Feder eine entsprechende Vorspannung dieses Druckgliedes bewirkt. Der Schleifring steht somit stets unter einem den wechselnden Druckverhältnissen in der Kreiselpumpe angepaßten Andruck, wodurch eine einwandfreie stopfbüchsenlose Abdichtung der Pumpenwelle gewährleistet ist.When using a hose-like pressure member, this can after an earlier proposal made of rubber or a similar elastic material, clamped with its other end in the stationary seal housing and with his outwardly curved middle part enclosed by a liquid-filled annular space be. The annular space is on the one hand with that of the conveyed liquid through channels leaked impeller seal of the centrifugal pump and on the other hand over such arranged Channels with the pump suction chamber in connection that the flowing back into the suction chamber The annular gap between the stationary slip ring and the around the circumferential shaft collar from the outside. Depending on the fluid pressure in the annulus, which depends on the pressure conditions in this sewer system, becomes the after outwardly arched middle part of the elastic pressure member more or less stretched, wherein the aforementioned spring causes a corresponding bias of this pressure member. The slip ring is therefore always under the changing pressure conditions in the centrifugal pump adapted pressure, which means that the gland is flawless Sealing of the pump shaft is guaranteed.

Wenn jedoch die im Ringraum befindliche, mit dem elastischen Druckglied in unmittelbarer Berührung stehende Förderflüssigkeit chemisch und/oder mechanisch aggressive Bestandteile, wie Säure, Lauge, Schmutzteilchen od. dgl., enthält, wirken diese Bestandteile mit der Zeit zerstörend auf das Druckglied ein. Aus Sicherheitsgründen muß daher das elastische Druckglied laufend überwacht und vor seiner Zerstörung durch aggressive Flüssigkeitsbestandteile gegen ein neues ausgetauscht werden, was neben den Materialkosten stets einen entsprechenden Betriebsstillstand der Kreiselpumpe bedingt.However, if the located in the annulus, with the elastic pressure member liquid in direct contact chemically and / or mechanically Aggressive constituents, such as acid, lye, dirt particles or the like, have an effect these components destroy the pressure member over time. For safety reasons therefore, the elastic pressure member must be monitored continuously and before its destruction be exchanged for a new one by aggressive liquid components, what In addition to the material costs, there is always a corresponding downtime of the centrifugal pump conditional.

Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile des bekannten Vorschlages in einfacher und betriebssicherer Weise zu beheben. Erfindungsgemäß ist der das elastische Druckglied umgebende Ringraum des Dichtungsgehäuses mit einer nicht aggressiv-.n, im Ringraum verbleibenden Flüssigkeit gefüllt und allseitig geschlossen, und zwar auf seiner dem Pumpenraum zugekehrten Stirnseite durch eine scheibenförmige und gegen aggressive Flüssigkeiten widerstandsfähige hochelastische Ringmembran. Auf die Gegenseite dieser Membran wirkt ein unter veränderbarem Druck stehendes hydraulisches Medium ein, das durch einen entsprechenden Ringkanal des Dichtungsgehäuses zugeführt wird, z. B. die Förderflüssigkeit der Kreiselpumpe. In diesem Fall wird zweckmäßig im Dichtungsgehäuse ein ähnliches Kanalsystem vor- . gesehen wie bei dem vorerwähnten bekannten Vorschlag.The invention aims to address these disadvantages of the known proposal to fix in a simple and reliable manner. According to the invention, that is elastic pressure member surrounding annular space of the seal housing with a non-aggressive-.n, liquid remaining in the annulus is filled and closed on all sides, namely on its end face facing the pump chamber by a disk-shaped and highly elastic annular diaphragm resistant to aggressive liquids. on the opposite side of this membrane acts under variable pressure hydraulic Medium fed through a corresponding annular channel of the seal housing will, e.g. B. the delivery fluid of the centrifugal pump. In this case it will be expedient a similar channel system in the seal housing. seen as with the aforementioned known proposal.

Bei der erfindungsgemäßen Wellenabdichtung schützt die Ringmembran das schlauchartige elastische Druckglied mit Sicherheit gegen jede Berührung mit aggressiver Flüssigkeit. Das Druckglied kann daher ohne Gefahr eines vorzeitigen Verschleißes oder einer Zerstörung aus jedem geeigneten elastischen Werkstoff gefertigt sein. Die aggressive Flüssigkeit kann nur auf die verhältnismäßig kleine Ringfläche auf einer Seite der hochelastischen Membran einwirken. Es genügt also, die Membran aus einem gegen solche Flüssigkeiten widerstandsfähigen Werkstoff auszuführen, z. B. aus einem Polymerisationsprodukt von Tetrafluoräthylen. Je nachdem, auf welcher ihrer beiden Seiten jeweils der höhere Flüssigkeitsdruck herrscht, wölbt sich die Ringmembran nach der entgegengesetzten Seite so weit aus, bis sich der Innendruck in dem flüssigkeitsgefüllten Ringraum mit dem auf die andere Membranseite einwirkenden veränderlichen Flüssigkeitsdruck ausgeglichen hat. Der Membran fällt daher die Aufgabe zu; als Druckausgleichmittel zwischen den beiden auf ihren Seiten befindlichen Flüssigkeiten zu wirken. Die Ringmembran kann vorzugsweise mit ihrem Außenrand im Dichtungsgehäuse eingespannt sein sowie mit ihrem Innenrand zwischen die einander gegenüberliegenden Stirnflächen des Schleifringes und des auf ihn einwirkenden Druckgliedes reichen.In the case of the shaft seal according to the invention, the annular diaphragm protects the hose-like elastic pressure member with security against any contact with aggressive liquid. The pressure member can therefore without risk of premature Wear or destruction made of any suitable elastic material be. The aggressive liquid can only reach the relatively small ring surface act on one side of the highly elastic membrane. So it is enough, the membrane run from a material resistant to such liquids, e.g. B. from a polymerization product of tetrafluoroethylene. Depending on which If the higher fluid pressure prevails on both sides, the arches The diaphragm extends on the opposite side until the internal pressure is reduced in the liquid-filled annulus with the one acting on the other side of the membrane mutable Has equalized fluid pressure. The membrane therefore falls to the task; as Pressure equalization means between the two liquids on their sides to act. The annular membrane can preferably with its outer edge in the seal housing be clamped and with their inner edge between the opposite End faces of the slip ring and the pressure member acting on it are sufficient.

Eine derartige Anordnung von Ringmembranen bei stopfbüchsenlosen Wellenabdichtungen ist an sich bekannt. Jedoch fällt hier der Ringmembran eine völlig andere Aufgabe zu, nämlich die Kriechwege der in das Dichtungsgehäuse einsickernden Förderflüssigkeit der Kreiselpumpe durch dieses Gehäuse nach außen abzusperren. Bei der bekannten Anordnung ist das auf den Schleifring einwirkende Druckglied als starre, federbelastete Büchse ausgebildet und der diese Büchse umschließende, im Dichtungsgehäuse vorgesehene Ringraum nicht mit Flüssigkeit gefüllt.Such an arrangement of annular diaphragms in the case of shaft seals without a stuffing box is known per se. However, the ring membrane has a completely different task here to, namely the creepage distances of the pumped liquid seeping into the seal housing the centrifugal pump to the outside through this housing. With the well-known The arrangement is the pressure member acting on the slip ring as a rigid, spring-loaded one Formed sleeve and this sleeve enclosing, provided in the seal housing Annular space not filled with liquid.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt durch eine stopfbüchsenlose Wellenabdichtung veranschaulicht.In the drawing, an embodiment of the invention is in longitudinal section illustrated by a shaft seal without a stuffing box.

Ein dem bekannten Vorschlag entsprechendes schlauchartiges Druckglied 1 aus Gummi oder einem ähnlichen elastischen Werkstoff ist mit seinem einen Ende flüssigkeitsdicht in das Gehäuse der Wellenabdichtung eingespannt. Es wirkt in axialer Richtung auf einen nicht umlaufenden Schleifring 2 aus Graphit od. dgl. ein, der die Welle 3 einer Kreiselpumpe mit Spiel umschließt und mit seiner anderen Stirnfläche abdichtend gegen einen Wellenbund bzw. einen mit der Welle 3 umlaufenden Ring 4 anliegt. Eine scheibenförmige Ringmembran 5, die aus einem hochelastischen und gegen aggressive Flüssigkeiten widerstandsfähigen Werkstoff besteht, z. B. aus einem Polymerisationsprodukt von Tetrafluoräthylen, ist mit ihrem Außenrand im Dichtungsgehäuse eingespannt und reicht mit ihrem Innenrand zwischen die einander gegenüberliegenden Stirnflächen des elastischen Druckgliedes 1 und des Schleifringes 2.A hose-like pressure member corresponding to the known proposal 1 made of rubber or a similar elastic material is at one end clamped in a liquid-tight manner in the housing of the shaft seal. It acts in an axial direction Direction of a non-rotating slip ring 2 made of graphite or the like the shaft 3 of a centrifugal pump encloses with play and with its other end face sealing against a shaft collar or a ring 4 rotating with the shaft 3 is present. A disc-shaped annular diaphragm 5, which consists of a highly elastic and against aggressive fluids resistant material, z. B. from a polymerization product of tetrafluoroethylene, is clamped with its outer edge in the seal housing and extends with its inner edge between the opposite end faces of the elastic pressure member 1 and the slip ring 2.

Den nach außen gewölbten Mittelteil des schlauchartigen elastischen Druckgliedes 1 umgibt ein im Dichtungsgehäuse vorgesehener Ringraum 6, der mit einer nicht aggressiven Flüssigkeit gefüllt und allseitig geschlossen ist. Den Abschluß des Ringraumes G nach der Seite der Kreiselpumpe hin, deren Kreisel 13 fliegend auf der Welle 3 gelagert ist, bildet die scheibenförmige Ringmembran 5.The outwardly curved middle part of the hose-like elastic Pressure member 1 surrounds a provided in the seal housing annular space 6 with a is not filled with aggressive liquid and is closed on all sides. The end of the annular space G towards the side of the centrifugal pump, the rotor 13 of which is flying is mounted on the shaft 3, forms the disk-shaped annular diaphragm 5.

Ein an der Gegenseite der Ringmembran 5 angeordneter Ringkanal 7 steht einerseits über Kanäle 8 mit der von der Förderflüssigkeit durchsickerten Lauf radabdichtung 9 der Kreiselpumpe und andererseits über Kanäle 10 und 11 mit dem Pumpensaugraum 12 in derartiger Verbindung, daß die in den Saugraum zurückströmende Förderflüssigkeit den Ringkanal 7 am Umfang des Schleifringes 2 und des umlaufenden Wellenbundes oder -ringes 4 durchspült.An annular channel 7 arranged on the opposite side of the annular diaphragm 5 is standing on the one hand via channels 8 with the impeller seal leaked by the pumped liquid 9 of the centrifugal pump and on the other hand via channels 10 and 11 with the pump suction chamber 12 in such a connection that the conveying liquid flowing back into the suction chamber the annular channel 7 on the circumference of the slip ring 2 and the circumferential shaft collar or -ringes 4 flushed.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Shaft seal for centrifugal pumps, in particular for pumping aggressive liquids, in which a non-rotating slip ring surrounding the pump shaft with play is pressed with an end face in the axial direction against a rotating shaft collar, namely by means of a hose-like elastic pressure member that has one end rests against the other end face of the slip ring, with its opposite end clamped in the stationary seal housing and with its outwardly curved central part is surrounded by an annular space filled with a fluid under variable pressure, characterized in that the annular space filled with a non-aggressive fluid (6) is closed on all sides, namely on one end face by a highly elastic, disk-shaped annular membrane (5) resistant to aggressive liquids, and on the opposite side of this membrane a corresponding annular channel (7) d it acts under variable pressure hydraulic medium supplied to the seal housing.

2. Shaft seal according to claim 1, characterized in that the front of the opposite side the annular diaphragm (5) arranged on the one hand the annular channel (7) in a manner known per se with the impeller seal of the centrifugal pump leaked by the pumped liquid (13) and on the other hand via appropriately arranged channels (10, 11) with the Pump suction chamber (12) is in connection that the flowing back into the suction chamber Pumped liquid the annular channel (7) on the circumference of the slip ring (2) and the circumferential Flushed shaft collar (4).

3. Shaft seal according to one of claims 1 and 2, characterized in that the ring membrane (5) extends with its inner edge between the opposing end faces of the slip ring (2) and the hose-like elastic pressure member (1) and in a manner known per se with her The outer edge is clamped in the seal housing. Considered publications: German Patent Nos. 937 324, 931990, 912284, 726354, 206673; Swiss Patent No. 294105; French Patent Nos 1054739, 1054 509th; British Patent No. 558 576.