DE1653728C3 - Vorrichtung zum Abdichten des Fördermediums bei Kreiselpumpen - Google Patents

Description

)ie Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichdes Fördermediurns bei Kreiselpumpen an den Ile-Gehäuse-Durchtritten, insbesondere bei Kesselspeäsepumpen, wobei die Welle im Bereich der Dich tung mit einer Wellenschutzhülse versehen ist und in Pumpengehäuse eine Wellenabdicbtungsträgerbuchsi angeordnet ist, die eine Wellenabdichtung aus Festkör perringen und eine Sperrmittelzuführung aufweist unc durch ein Ringgehäuse mit Leckageabfluß abgeschlos sen wird.

Aus der Zeitschrift POWER, November 1960, S.6i und 69, ist eine Wellenabdichtung der oben beschriebe ,o nen Art bekannt, welche aus einer Schwimmring-Dich tung und einer gegen die Atmosphäre nachgeschalteter Spaltdichtung mit eingearbeiteten Ringnuten besteht Diese Dichtung erfüllt aber nicht mehr die heutigen Erfordernisse, da sie bei stehender oder im Trudelbetrieb befindlicher, also betriebsbereiter Pumpe, eine erhöhte Leckage, wie vorbeschrieben, aufweist und nicht vollkommen abdichtet

Es ist eine weitere Wellenabdichtung, ζ. B. an Kompressoren, siehe Technische Rundschau Sulzer, 2/1963, S. 65 bis 7*, welche während längerer Zeit bei abgesperrtem Sperrsystem stillstehen müssen (Reserveaggregate) für Gase und ähnliche Medien bekanntgeworden. Hier ist dem Gasraum eine Spaltdichtung, in welche das Sperrmedium eingeführt wird und im Anschluß zur Atmosphäre hin noch eine Gleitringdichtung nachgeschaltet, wobei der stationäre Teil der Gleitringdichtung an einem Ringkolben befestigt ist.

Der Kolben und damit die Gleitringdichtung wird über eine zusätzliche Drucköl-Anlage betätigt und mittels dieser während des Betriebes offengehalten.

Diese Ausführung erfüllt ebenfalls nicht die heutigen Erfordernisse und ist für Grundlastpumpen völlig ungeeignet, da bei dieser als Spaltdichtung ausgeführten Dichtung gegenüber Schwimmring-Dichtungen eine erhöhte Leckage auftritt und das Sperrmedium noch durch die Leckage des Drucköls verunreinigt werden kann.

Durch die US-PS 29 60 938 ist eine weitere Abdichtung bekannt, mit deren Hilfe im Stillstand die Welle am Gehäusedurchtritt vollkommen abgedichtet werden soll.

Im Lagergehäuse ist eine Kolbenfläche 35, 36 angebracht, die während des Betriebs mit Drucköl beaufschlagt wird und so den gesamten Rotor einschließlich Laufrad, Wellenlagerung usw. um den Betrag 39, d. h. um 0,03" = 0,76 mm, zur Saugseite hin, also in Richtung B, verschiebt und so die Spaltringdichtung 24 bzw. 24' offen hält. Im Stand soll nun der Öldruck abgeschaltet werden wobei dann der Zulaufdruck des Fördermediums den Rotor zur Druckseite hin, also in Richtung A, verschiebt und die Spaltringdichtung 24 bzw. 24' schließt, wobei sich die Stirnseite des Spaltrings an eine entsprechende Schulter der Gegenbohrung im stationären Pumpengehäuse anlegt.

Nachteilig ist bei vorstehender Wellenabdichtung, daß zum Offenhalten der Spaltringdichtung immer ein hoher Öldruck aufrechterhalten werden muß. Sollte einmal bei dem zugehörigen, aufwendigen Meß- und Regelmechanismus ein Fehler auftreten, der einen öldruckabfall zur Folge hat, so wird der Zulaufdruck des Fördermediums die Spaltring-Dichtung schließen und bei den dort herrschenden hohen Umfangsgeschwindigkeiten (große Spaltdurchmesser) zu einem Ausfallen der Fördereinrichtung führen. Auch ist in der Funktionsbeschreibung gesagt, daß beim Starten der Förderanlage erst der Öldruck aufgebracht werden muß, damit sich die Spaltring-Dichtung öffnet, und dann nach Ablauf von etwa 15 see darf erst der Motor einee-

schaltet werden. Beim Abschalten muß analog erst die Anlage stillstehen, ehe der Öldruck weggenommen wurden darf. Damit ist ausgesagt, daß diese Wellenabdichtung zum Trudelbetrieb ungeeignet ist, da sie nur im Stand geschaltet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Betrieb berührungsfreie Wellenabdichtung für große Wellendurchmesser bereitzusieilen, die nur eine kleine Leckage aufweist und zum Einsatz an Grundlastpumpen geeignet ist und die zusäilzlich noch bei stehender aber betriebsbereiter oder inn Trudelbetrieb befindlicher Pumpe vollkommen abdichten, also ohne Leckage arbeiten kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wellenabdichtungsträgerbuchse verlängert ist und das Ringgehäuse einen Endfestkörperring aufnimmt, der mit Hilfe seiner Dichtfläche und mit Hilfe von Druckfedern an einem Kolben einer Stillstandsabdichtung anliegt, und daß der Kolben der Stillstandsabdichtung durch einen Stift des Ringgehäu!>es gegen Drehung gesichert ist, wobei der Außenmantel des Kolbens mittels einer Dichtung an einem Verspannteil abgedichtet ist, während anschließend an den Kolben ein auf der Wellenschutzhülse mit einer Matter befestigter Gleitring angeordnet ist, wobei die einander zugewandten Stirnflächen des Kolbens und des Gleitringes Dichtflächen aufweisen und daß der Kolben mit Hilfe einer am Verspannteil abgestützten Feder gegen das Ringgehäuse gedrückt ist, wobei am Verspannteil ein Leckageaustritt mit einem Sammelraum vorgesehen ist und in den Leitungen zu den Anschlüssen Mittel zum Absperren und/oder Umschalten des Sperrmittels vorgesehen sind.

Eine weitere erfindungsgemäße Bauform besteht darin, daß in der Hauptzuführungsleitung ein Regelorgan angeordnet is* und in die mit dem Anschluß versehene Rückführleitung ein Ventil eingeschaltet ist, wobei das Regelorgan und das Ventil mit Hilfe eines Druckwächters steuerbar sind.

In manchen Fällen erscheint es vorteilhaft, daß an Stelle des Druckwächters ein Drehzahlgeber vorgesehen ist.

Man kann die Vorrichtung erfindungsgemäß auch so ausgestalten, daß in der Rückführleitung ein steuerbarer Dreiweghahn angeordnet ist, der mit der Hauptzuführungsleitung verbunden ist

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Vorschlag geht man so vor, daß die Hauptzuführungsleitung mit einer Sperrdruckerzeugungsanlage verbunden ist, wobei das Regelorgan, die Sperrdruckerzeugungsanlage und der Drehzahlgeber an ein Verzögerungsrelais od. dgl. elektrisch angeschlossen sind.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführung sieht vor, daß in der Leitung zum Anschluß an die Hauptzuführungsleitung ein Dreiweghahn vorgesehen ist und alle Dreiweghähne elektrisch an das Verzögerungsrelais angeschlossen sind.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß alle Nachteile der bisher bekannten Wellenabdichtungen für gleiche Einsatzzwekke, nicht mehr auftreten.

Beispielsweise tritt bei betriebsbereitzuhaltender Pumpe im Stand oder im Trudelbetrieb keine Leckage auf und beim Übergang auf Normalbetrieb muß keine zusätzliche Druckölanlage für eine Läuferverschiebung sorgen, damit die Stillstandsdichtung öffnet, sondern es muß nur der Weg des Sperrmittel auf einfache Art und Weise umgeschaltet werden, wobei dann selbsttätig eine Feder für das Trennen des Stillstandsteils sorgt.

Weiter geht das Sperrmittel z. B. Kondensat, bei betriebsbereiter und praktisch auch bei in Betrieb befindlicher Pumpe nicht verloren und wird auch nicht verunreinigt, so daß es dem Kreislauf wieder zugeführt werden kann. Auch kann die Dichtung nach der Erfindung an Grundlastpurnpen, an Schnellstartpumpen, wie sie z. B. in Kraftwerken zur Spitzenlastderkung eingesetzt werden, und an allen Reservepumpen ohne jeden Nachteil verwendet werden.

Auch kann infolge der besonderen Ausbildung der Dichtung bei Schaltfehlern oder Störungen in der Anlage ein Ausfall des Pumpenaggregates durch die Wellenabdichtung nie eintreten, da z. B. die nachgeschaltete Stillstandsdichtung auch bei Sperrwasserausfall offen bleibt

An Hand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Dichtung dargestellt und die F i g. 2, 3 und 4 zeigen eine Speisepumpe mit Anordnung der Leitungsführungen und den Absperr- oder Umschalteinrichtungen für das Sperrmittel.

Auf der Welle 1 ist eine Wellenschuizhülse 2 befestigt. Der Außendurchmesser der Hülse 2 stellt die Spaltinnenbegrenzung zu Endfestkörperringen 8, 10 und Festkörperringei! 9 dar.

Die Ringgehäuse 4,5 und 7 sind in der Wellenabdichtungsträgerbuchse 3, welche im Pumpengehäuse 32 befestigt ist, eingeschoben und gegeneinander abgedichtet und mittels des Verspannteiles 6 verspannt. Die Ringgehäuse 4 und 5 sind zusätzlich als eine Art Laternenringe ausgebildet, d. h„ sie haben an ihren Außen- und Innendurchmessern raumartige Erweiterungen, weiche untereinander durch Bohrungen verbunden sind. Sie sind für das Sperrmittel sogenannte Verteiler-, Sammel- oder Druckräume.

In der Buchse 3 sind auf Höhe der Teile 4 und 5 mindestens je eine Bohrung für Sperrmittelzutritt A und Sperrmittelaustritt £ vorgesehen.

Die Festkörperringe 8, 9 und 10 haben gegenüber der Wellenschutzhülse 2 einen engen Ringspalt, außerdem an ihren Außendurchmessern Längsnuten 33, in welche je ein, im entsprechenden Ringgehäuse befestigter Stift 16 hineinragt und als Drehsicherung für die Ringe dient Des weiteren besitzen diese Ringe stirnseitige Dichtflächen z. B. 17, 18 und 20, weiche sich auf gleichartigen der Ringgehäuse absetzen und somit ein Umströmen der Ringe vermeiden. Die Ringe 9 haben auf beiden Stirnseiten diese Dichtflächen. Bei den Ringen 8 und 10 sind zusätzlich noch kleine Druckfedern 15 vorgesehen, die diese immer auf ihre Dichtflächen der entsprechenden Ringgehäuse halten, aber die Selbstzentrierung, also ein Verschieben in radialer Richtung, nicht unterbinden. Dabei liegen der Ring 8 an einem Haltering 21 und der Ring 10 an einem Kolben 11 an.

Auf der Endseite der Dichtung ist eine Stillstandsdichtung angeordnet, die aus dem Kolben U mit Geger.'.auffläche 19 besteht, welcher am Außendurchmesser gegen das Verspannteil 6 mittels einer Dichtung 34 abgedichtet ist und außerdem eine Verdrehsicherung besitzt. Auf der Pumpenseite hat dieser Kolben 11 ebenfalls eine Dichtfläche 20, wogegen der Endfestkörperring 10 mittels der Druckfeder 15 angelegt wird. Außerdem wird er mittels der Feder 12 im Betriebszustand gegen das Ringgehäuse 5 gedrückt Das Verspannteil 6 ist mittels Schrauben mit der Buchse 3 ver-

bunden und hält die ganzen Dichtungsbauteile zusammen, außerdem ist es innen als Sammelraum G ausgeführt und hat den Leckageaustritt F.

Auf der Wellenschutzhülse 2 ist der Gleitring 13 mittels Drehsicherung, zusätzlicher Dichtung und Mutter 14 befestigt.

Bei in Betrieb befindlicher Pumpe wird das Sperrmittel, beispielsweise kaltes Kondensat, beim Anschluß A zugeführt. Sein Druck ist um einen kleinen Anteil höher als der Pumpendruck vor der Dichtung, so daß infolge dieser Druckdifferenz ein kleiner Teilstrom durch den Spalt zwischen dem Endfestkörperring 8 und Wellenhülse 2 zur Pumpe 35 strömt und dadurch das heiße Fördermedium von der Dichtung fernhält. Der Hauptstrom des Sperrmittels fließt zwischen den Ringen 9 und der Wellenschutzhülse 2 hindurch, wobei diese Ringe 9 dann auf den Dichtflächen 17 abdichten. Beim Durchströmen wird stark gedrosselt, so daß im Sammelraum D nur noch ein kleiner Überdruck gegenüber der Atmosphäre besteht Dieser Restüberdruck bewirkt, daß noch ein sehr kleiner Reststrom unter weiterer Drosselung durch den Spalt zwischen dem Ring 10 und der Wellenschutzhülse 2 strömt und weiter durch den offenen Spalt 19 der Stillstandsdichtung in den Sammelraum G und von hier durch den Austritt F als Leckage austritt Der Hautpstrom tritt vom Sammelraum D durch die in fangeschlossene Leitung aus.

Soll die Pumpe 35 außer Betrieb gehen, so wird infolge einer Impulsgabe, beispielsweise wie in Fig.2, durch einen Druckwächter 27 oder einem Drehzahlgeber 30, ein, in der Rückführleitung befindliches Ventil 29 geschlossen. Damit steigt infolge des Staues im Raum D der Druck an, welcher auf die Kolbenfläche des Kolbens 11, also zwischen dem Wellenspalt des vorgeschalteten Ringes 10 und der Außenabdichtung zwischen dem Kolben 11 und dem Verspannteil 6 wirkt und überwindet damit den Federdruck der Feder 12. so daß der Spalt 19 zwischen dem Kolben 11 und dem. auf der Wellenhülse 2 befindlichen Gleitring 13, geschlossen wird.

Der Austritt des Spernnittels gegen die Atmosphäre ist damit unterbunden. Beim Anfahren der Pumpe 35 erfolgt der Vorgang umgekehrt

Die Stillstandsdichtung ist zunächst geschlossen und wenn der Druck infolge des öffnens des Ventils 29 dann im Sammelraum D fällt hebt der Federdruck den Kolben 11 wieder von der Gleitringdichtung 13 ab und öffnet den Spalt 19, so daß alle Dichtungsteile gegenüber der Wellenhülse 2 berührungsfrei laufen.

F i g. 2 zeigt ein Schaltbild zum Steuern der erfindungsgemäßen Dichtungen, dabei bedeuten durchgezogene Linien Sperrwasserführungen, also Rohrleitungen und die durchbrochenen Linien Kabel zur Weiterleitung der Impulse oder Stromzuführungen.

Als Impulsgeber zur Einleitung des Regelvorganges können Druckwächter 27 oder Drehzahlgeber (-messer) 30 oder auch nicht näher erwähnte elektrische

ίο Bauteile, welche mit Regelteilen der Pumpe 35 verbunden sind, eingesetzt werden. Der Druckwächter 27 kann beispielsweise mit dem Pumpenend- oder dem Entlastungs- oder dem Zulaufdruck verbunden sein und die hier beim An- und Abfahren der Pumpe auftretenden Druckänderungen können den Regelvorgang einleiten. Mit einer Drehzahlmessung kann das gleiche erreicht werden.

In F i g. 2 sind zwei weitere Möglichkeiten dargestellt, a) mit einem Ventil 29 oder b) mit einem Dreiwegehahn 28 wobei als Impulsgeber der Druckwächter 27 dient.

In den F i g. 3 und 4 ist ein Drehzahlgeber (-messer) 30 als Impulsgeber vorgesehen. Gleichzeitig ist hier eine eigene Sperrdruckerzeugungsanlage 37 und ein Verzögerungsrelais 36, welches auch durch ein ähnlich wirkendes Bauteil ersetzt werden kann, vorgesehen. Vor dem Anschluß A an die Hauptzuführungsleitung ist ferner ein Dreiweghahn 38 angeordnet

Beim Bereithalten einer Pumpe, beispielsweise als Schnellstartpumpe zur Spitzenlastdeckung, ist es üblich.

diese auf einer bestimmten Temperatur zu halten zur Vermeidung einer Temperaturschichtung, dieselbe mit einer kleinen Drehzahl durchzudrehen, also zu trudeln.

Bei diesem Vorgang herrscht dann ein kleinerer Druck als der übliche Zulaufdruck, da die Vorpumpe ebenfalls getrudelt wird. In diesen Fällen soll die Pumpe 35 auch keine Leckage verursachen und der im Betrieb erforderliche Sperrdruck zur Wellenabdichtung kann vermindert werden. Eine solche Forderung kann durch eine Ausführung gemäß F i g. 4 oder 5 verwirklicht werden, da die Sperrdruckerzeugungsanlage 37 heruntergeregelt werden kann. Wird beispielsweise eine Fremdanlage mit konstantem Druck als Sperrdrucklieferer benutzt (F i g. 2), so kann mit Hilfe des, ir die Hauptzuführungsleitung H eingebauten Regelor gans 26 ebenfalls der Sperrdruck zur Dichtung hin re duziert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abdichten des Fördermediums bei Kreiselpumpen an den Welle-Gehäuse--Durchtritten, insbesondere bei Kesselspeisepumpen, wobei die Welle im Bereich der Dichtung mit einer WellenschutzhiUse versehen ist und im Pumpengehäuse eine Wellenabdichtungsträgerbuchse angeordnet ist, die eine Wellenabdichtung aus Festkörperringen mit Sperrmittelzuführung (A) aufweist und durch ein Ringgehäuse mit Leckageabfluß (E) abgeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenabdichtungsträgerbuchse (3) verlängert ist und-äas Ringgehäuse (5) einen Endfestkörperring (10) aufnimmt, der mit Hilfe seiner Dichtfläche (20a) und mit Hilfe von Druckfedern (15) an einem Kolben (11) einer Stillstandsabdichtung anliegt, und daß der Kolben (11) der Stillstandsabdichtung durch einen Stift (16) des Ringgehäuses (5) gegen Drehung gesichert ist, wobei der Außenmantel des Kolbens (11) mittels einer Dichtung (34) an einem Verspannteil (6) abgedichtet ist, während anschließend an den Kolben (H) ein auf der Wellenschutzhülse (2) mit einer Mutter (14) befestigter Gleitring (13) angeordnet ist, wobei die einander zugewandten Stirn-Flächen des Kolbens (11) und des Gleitringes (13) Dichtflächen (19) aufweisen und daß der Kolben (11) mit Hilfe einer am Verspannteil (6) abgestützten Feder (12) gegen das Ringgehäuse (5) gedrückt ist, wobei am Verspannteil (6) ein Leckageaustritt (F) mit einem Sammelraum (G) vorgesehen ist und in den Leitungen zu den Anschlüssen (A. E) Mittel (z. B. 28, 29, 38 und 39) zum Absperren und/oder Umschalten des Sperrmittels vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptzuführungsleitung (H) ein Regelorgan (26) angeordnet ist, während in die Rückführleitung mit dem Anschluß (E) ein Ventil

(29) eingeschaltet ist, und das Regelorgan (26) und das Ventil (29) mit Hilfe eines Druckwächters (27) steuerbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Druckwächters (27) ein Drehzahlgeber (30) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Regelorgans (26) ein Dreiweghahn (28) angeordnet ist, der mit der Hauptzuführungsleitung (H) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptzuführungsleitung (H) mit einer Sperrdruckerzeugungsanlage (37) verbunden ist, wobei das Regelorgan (26), die Sperrdruckerzeugungsanlage (37) und der Drehzahlgeber

(30) an ein Verzögerungsrelais (36) od. dgl elektrisch angeschlossen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung zum Anschluß (A)an die Hauptzuführungsleitung (H)ein Dreiweghahn (38) vorgesehen ist und die Dreiweghähne (28, 38 und 39) elektrisch an das Verzögerungsrelais (36) angeschlossen sind.