DE1930674U

DE1930674U - BREATHER-FREE SHAFT SEAL FOR HIGH SPEED CENTRIFUGAL PUMPS, IN PARTICULAR HIGH PRESSURE BOILER FEED PUMPS.

Info

Publication number: DE1930674U
Application number: DEK45375U
Authority: DE
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1963-08-02
Filing date: 1963-08-02
Publication date: 1966-01-05

Description

RA.<t9U83*-2.8.63RA. <T9U83 * -2.8.63

Klein, Schanzlin & Becker AktiengesellschaftKlein, Schanzlin & Becker Corporation

Berührungsfreie WellenabdichtungNon-contact shaft sealing

Die Erfindung betrifft eine berührungsfreie Wellenabdichtung für hochtourige Kreiselpumpen, insbesondere Hochdruckkesselspeise«· pumpen»The invention relates to a non-contact shaft seal for high-speed centrifugal pumps, especially high-pressure boiler feed «· pumps»

In manchen Fällen werden bei der Kraftwerksplanung Hochdruckvorwärmer vor die Hauptkesselspeisepumpe geschaltet» Dadurch wird der Einsatz von Vorpumpen notwendig, die auf verhältnismäßig hohe Zwischendrücke fördern, um den nötigen Druck in den Hockdruckvorwärmern sicherzustellen. An der Wellenabdichtung der Hauptpumpe ist es dabei notwendig, den von einer normalen Packungsstopfbuchse nicht mehr wirtschaftlich zu beherrschenden Zulaufdruck in einem Drosselspalt vor der Packungsstopfbüchse auf einen ausreichend kleinen Wert abzubauen» Hierbei tritt die Schwierigkeit auf, daß das Wasser unter den der Austrittstemperatur des Hochdruckvorwärmers entsprechenden Sättigungsdruck entspannt werden muß, was zu einer Teil-Verdampfung und damit zu Trockenlauf und Ausfall der Packungsstopfbüchse führt. Diese Schwierigkeit wird allgemein dadurch behoben, daß kälteres Speisewasser mit einem etwas höheren Druck als dem Zulaufdruck der Hauptpumpe einer vom abzudichtenden Pumpeninneren durch einen Drosselspalt getrennten Sperrkammer zugeführt und in einem weiteren schon oben erwähnten Drosselspalt, der sogenannten Entspannungsdrossel, auf einen über den Sättigungsdruck dieses kälteren Wassers liegenden Druck entspannt wird, sowie vor der Packungsstopfbüchse wieder abge-In some cases, high pressure preheaters are used in power plant planning connected upstream of the main boiler feed pump »This means that backing pumps must be used which are set to relatively high Promote intermediate pressures to ensure the necessary pressure in the high pressure preheaters. On the shaft seal of the main pump it is necessary to use a normal packing gland inlet pressure that is no longer economically manageable in a throttle gap in front of the stuffing box to one sufficient Reduce small value »Here the difficulty arises that the water is below the outlet temperature of the high pressure preheater corresponding saturation pressure must be relaxed, which leads to a partial evaporation and thus to dry running and Failure of the packing gland. This difficulty becomes generally resolved by having colder feed water with a slightly higher pressure than the inlet pressure of the main pump, separated from the pump interior to be sealed by a throttle gap Buffer chamber supplied and in a further throttle gap already mentioned above, the so-called relaxation throttle, on one above the saturation pressure of this colder water is relaxed, as well as being disconnected again in front of the stuffing box.

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führt und beispielsweise in eine Zwischenstufe der Vorpumpe zurückgeleitet wird« ιleads and, for example, returned to an intermediate stage of the backing pump becomes «ι

Bei hochtourigen Kreiselpumpen ist man gezwungen, die Wellenabdichtung berührungsfreis d,h« ohne Packungsstopfbüchse auszuführen, weil auch dann, wenn diese Stopfbüchse selbst druckseitig nur mit kalter Flüssigkeit in Berührung ist, die entstehende Reibungswärme nicht mehr abgeführt werden kann» Eine sowohl im Betrieb als auch im Stillstand wirksame berührungsfreie Wellenabdichtung ist bekannt (deutsches Patent 1 102 506, Kl₀ 47f,25). Es handelt sich dabei um eine hydrodynamische Wellenabdichtung» bei der eine Dichtflüssigkeit im Spalt zwischen einem feststehenden und einem umlaufenden Teil durch die Pumpwirkung von in einem dieser Teile angebrachten Schraubennuten gegen den abzudichtenden Druck gefördert wird, wobei diese Schraubennuten auf den Zylinderflächen einer zwischen der Welle und dem Gehäuse angeordneten und unabhängig von der Welle angetriebenen Hülse oder auf deren zylindrischen Gegenflächen an der Welle und am Gehäuse angeordnet sind»In the case of high-speed centrifugal pumps, one is forced to design the shaft seal without contact d, h «without a stuffing box, because even if this stuffing box itself is only in contact with cold liquid on the pressure side, the frictional heat can no longer be dissipated» Both during operation and Contact-free shaft seal that is effective at standstill is known (German Patent 1 102 506, Kl ₀ 47f, 25). It is a hydrodynamic shaft seal »in which a sealing liquid is conveyed in the gap between a stationary and a rotating part by the pumping action of screw grooves made in one of these parts against the pressure to be sealed, these screw grooves on the cylinder surfaces of one between the shaft and the housing arranged and driven independently of the shaft or on their cylindrical counter surfaces on the shaft and on the housing »

Würde die Wellenabdichtung einer Kesselspeisepumpe höheren Zulaufdruckes berührungsfrei ausgeführt werden, so würde eine erhebliche Speisewassermenge in die Atmosphäre dringen und müßte erst wieder neu aufbereitet werden, um wieder als sauerstofffreies Speisewasser zur Verfügung zu stehen. Auch bei Einbau einer der genannten berührungsfreien Schraubennutendichtungen, die sowohl im Stillstand als auch im Betrieb der Kesselspeisepumpe wirkt, ließe^J sich insbesondere im Stillstand der Pumpe ein hoher Verlust kalten Speisewassers nicht vermeiden, da die SchraubennutendichtungIf the shaft sealing of a boiler feed pump with a higher inlet pressure were to be carried out without contact, a considerable amount of feed water would penetrate into the atmosphere and would first have to be reprocessed in order to be available again as oxygen-free feed water. Even with the installation of a non-contact Schraubennutendichtungen mentioned that both at rest and is effective during operation of the boiler feed pump, ^J could be especially at standstill of the pump, a high loss of cool feedwater not be avoided because the Schraubennutendichtung

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auch bei laufender Pumpe und folglich erst recht bei Stillstand der Pumpe mit Rücksicht auf die Sauerstoffsperrung stets in Richtung zur Atmosphäre durchströmt werden müßte,even when the pump is running and consequently even more so when it is at a standstill of the pump always in consideration of the oxygen barrier Direction to the atmosphere would have to be flown through,

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine berührungsfreie Wellenabdichtung für Kreiselpumpen zu schaffen, die nur einen geringen Speisewasserverlust aufweist» ,The object of the invention is now to provide a non-contact shaft seal for centrifugal pumps with only a low loss of feed water »,

Der Lösung dieser Aufgabe liegt der Gedanke zu Grunde, daß sich die Menge des in die Atmosphäre entweichenden und somit durch Sauerstoffentnahme unbrauchbar werdenden Sperrwassers enorm verringern läßt, wenn dafür gesorgt wird, daß das teilweise sich in die Atmosphäre entspannende Sperrwasser statt eines in der Grössenordnung des Pumpenzulaufdruckes liegenden Druckes einen solchen Druck aufweist, der lediglich etwas über dem Atmosphärendruck liegt« Die erfindungsgemäße Lösung besteht daher in der Schaffung einer Wellendichtung der eingangs genannten Art, bei welcher zwischen Atmosphäre und abzudichtendem Innenraum der Atmosphärenseite zugekehrt eine Niederdrucksperrkammer und dem Innenraum zugekehrt eine mit dem Kondensator der Dampfkraftanlage in Verbindung stehende Kondensatsperrkammer angeordnet ist, sowie zwischen Atmosphäre, Niederdrucksperrkammer, Kondensatsperrkammer und Innenraum Drosselstrecken liegen. Der Druck in der Niederdrucksperrkammer muß um ein gewisses Maß größer sein als sowohl Atmosphären- wie auch Kondensatordruck» Die Drosselstrecke zwischen Atmosphäre und Niederdrucksperrkammer dient dabei zur ■ Vermeidung hoher sauerstoffverseuchter Speisewasserrestverluste, während diejenige zwischen Niederdruck- und KondensatsperrkammerThe solution to this problem is based on the idea that enormously reduce the amount of sealing water that escapes into the atmosphere and thus becomes unusable due to the extraction of oxygen leaves if it is ensured that the sealing water, which partially relaxes into the atmosphere, instead of one of the order of magnitude the pressure lying at the pump inlet pressure has a pressure which is only slightly above atmospheric pressure lies «The solution according to the invention therefore consists in the Creation of a shaft seal of the type mentioned, in which between the atmosphere and the interior space to be sealed on the atmosphere side facing a low-pressure barrier chamber and facing the interior one with the condenser of the steam power plant connected condensate barrier chamber is arranged, as well between atmosphere, low pressure barrier chamber, condensate barrier chamber and interior throttle sections are located. The pressure in the low-pressure barrier chamber must be greater than a certain amount both atmospheric and condenser pressure »The throttle section between the atmosphere and the low-pressure barrier chamber serves to ■ Avoidance of high residual feedwater losses contaminated with oxygen, while the one between the low-pressure and condensate barrier chamber

sowie diejenige zwischen Kondensatsperrkammer und Innenraum zur Vermeidung hoher zum Kondensator entweichender Speisewassermengen dienen.as well as the one between the condensate barrier chamber and the interior Avoid high amounts of feed water escaping to the condenser.

Zweckmäßigerweise wird das in die Niederdrucksperrkammer eingeführte kalte Speisewasser der Druckleitung einer zwischen Kondensator und Niederdruckvorwärmer angeordneten Vorpumpe entnommen und in der von dieser Druckleitung abgezweigten Anzapfleitung, die zur Niederdrucksperrkammer hinführt, ein Drosselorgan eingebaut.Appropriately, the introduced into the low pressure barrier chamber cold feed water is taken from the pressure line of a backing pump arranged between the condenser and the low-pressure preheater and in the tap line branched off from this pressure line, the leading to the low-pressure barrier chamber, a throttle device installed.

Es ist ferner zweckmäßig, die zwischen der Kondensatsperrkammer und dem abzudichtenden Innenraum liegende Drosselstrecke ganz oder wenigstens.teilweise in an sich bekannter Weise als Schraubennutenspaltpumpe auszubilden, von welcher Flüssigkeit im Spalt zwischen einem feststehenden und einem umlaufenden Teil gegen den abzudichtenden Druck gefördert wird. Dadurch entweicht bei passender Auslegung der Schraubennutenpumpe während des Betriebes lediglich aus der Niederdrucksperrkammer eine geringe Speisewassermenge in den Kondensator.It is also useful that between the condensate barrier chamber and the throttle section lying completely within the interior to be sealed off or at least partially in a manner known per se as a screw groove pump to train, of which liquid in the gap between a fixed and a rotating part against the pressure to be sealed is promoted. This escapes when matching Design of the screw groove pump during operation only a small amount of feed water from the low pressure barrier chamber into the condenser.

Zusätzlich ist es angebracht, die von der Schraubennutenspaltpumpe geförderte Flüssigkeit in bekannter Weise über eine außenliegende Rückführleitung einen Kreislauf durchlaufen zu lassen, wobei in der Rückführleitung ein Kühler und ein Drosselorgan eingebaut sind. Auf diese Weise wird die im Betrieb an der sonst unter Nullfördermenge laufenden Schraubennutenpumpe entstehende Reibungswärme von dieser abgeführt. 'In addition, it is appropriate to use the gap pump to allow the pumped liquid to circulate in a known manner via an external return line, with in A cooler and a throttle device are installed in the return line are. In this way, the flow rate during operation is reduced to what would otherwise be below zero frictional heat generated when the screw-groove pump is running dissipated from this. '

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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung s The drawing illustrates an embodiment of the invention s

Fig« 1 zeigt ein Schaltbild der gesamten Kesselspeiseanlage und Fig» 2 zeigt die erfindungsgemäße Wellenabdichtung auf der saugseitigen Abdichtungsseite der Pumpe.Fig «1 shows a circuit diagram of the entire boiler feed system and Fig »2 shows the shaft seal according to the invention on the suction side Sealing side of the pump.

Das Kesselspeisewasser wird durch eine Kondensatpumpe 1 aus dem Kondensator 2 in einen Niederdruckvorwärmer 3 gepumpt, von wo aus es über einen Speisewasserbehälter 4 einer Hauptpumpe 5 zuläuft, die es über einen Hochdruckvorwärmer 6 dem Kessel·7 zuführt» Der unter Zulaufdruck stehende Saugraum β der KesseJLspeisepumpe 5 "ist durch eine Drosselstrecke 9 von dem abzudichtenden Innenräum, einer Hochdrucksperrkammer 10, getrennt« Von der Drucklietung 11-der Kondensatpumpe 1 ist über eine Zusatzpumpe 12 von etwa 2 at Förderhöhe ein kalter Speisewasserstrom abgezweigt, der über eine Rohrleitung 13 der Hochdrucksperrkammer 10 zugeleitet wird«, Eine, Kondensatorsperrkammer Ik steht über eine Leitung 1^a mit dem Kondensator 2 in Verbindung, so daß Speisewasser sich im Stillstand wie auch bei laufender Maschine aus der Hochdrucksperrkammer 10 in diese Kondensatorsperricammer 14 entspannen kann* Durch die zusätzliche Anordnung zwischen einer feststehenden Gehäusebüehse 15 und einer umlaufenden Weilenbuchse 16 angebrachten Schraubennuten 17 wird bei laufender Speisepumpe durch Pumpwirkung dieser Schraubennuten der Ausfluß von kaltem Speisewasser in den Kondensator 2 von der Hochdrucksperrkammer 10 her überhaupt vermiedene Hinter der Kondensatorsperrkammer 14 ist eine Niederdrucksperrkammer 19 angebracht, in die ©ine von der Druckleitung der Kondensatpumpe 1 oder der Zusätzpumpe 12 abgezweigte Anzapfleitung 20 mündet₍ in der ein Drosselorgan 21 angeordnet ist. Aus der Niederdrucksperr·* kammer I9 entspannt sich das Speisewasser teilweise über einenThe boiler feed water is pumped from the condenser 2 by a condensate pump 1 into a low pressure preheater 3, from where it flows via a feed water tank 4 to a main pump 5, which feeds it to the boiler 7 via a high pressure preheater 6 5 "is separated from the interior space to be sealed off, a high-pressure barrier chamber 10, by a throttle section 9. A cold feed water flow is branched off from the pressure line 11 - the condensate pump 1 via an additional pump 12 with a delivery head of about 2 atm, which is fed to the high-pressure barrier chamber 10 via a pipe 13 is «, a condenser lock chamber Ik is connected to the condenser 2 via a line 1 ^ a, so that feed water can relax from the high pressure lock chamber 10 into this condenser lock chamber 14 when the machine is at a standstill as well as when the machine is running Housing sleeve 15 and a circumferential W Eilenbuchse 16 attached screw grooves 17 is when the feed pump is running by the pumping action of these screw grooves the outflow of cold feed water into the condenser 2 from the high pressure barrier chamber 10 here avoided at all The tapping line 20 branched off from the additional pump 12 opens ₍ in which a throttle element 21 is arranged. The feed water partially expands from the low-pressure locking chamber I9 via one

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Drosselspalt 22 in die Kondensatorsperrkammer 14 und teilweise über einen Drosselspalt 23 in den mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Leckwasserauffangraum 25, Um bei Betrieb der Speisepumpe ein Herausdringen von Flüssigkeit aus dem Auffangraum 2$ in die Atmosphäre wirkungsvoll zu verhindern, ist auch an der Wellendurchführung vom Auffangraum 25 ins Freie noch eine Schraubennutendichtung 26 angebracht. Zur Abführung der an der Schraubennutendichtung 17 im Betrieb der Pumpe erzeugten Reibungswärme dient eine über einen Kühler 27 und ein Drosselorgan 28 geführte Kühl- * kreislaufrückführleitung 29. ·Throttle gap 22 in the condenser barrier chamber 14 and partly via a throttle gap 23 in the leakage water collecting space 25, which is in communication with the atmosphere, in order to effectively prevent liquid from escaping from the collecting space 2 $ into the atmosphere when the feed pump is in operation, the shaft lead-through from A screw groove seal 26 is also attached to the open air collecting space 25. To dissipate the frictional heat generated at the screw groove seal 17 when the pump is in operation, a cooling * circuit return line 29, which is routed via a cooler 27 and a throttle element 28, is used.

Claims

Expectations

ο Non-contact shaft seal for high-speed centrifugal pumps, in particular high-pressure boiler feed pumps, characterized in that between the atmosphere and the interior (1O) to be sealed facing the atmosphere side, a low-pressure barrier chamber (19) and facing the interior, one with the condenser (2) of the Steam power plant connected condensate barrier chamber (14) is arranged, as well as between atmosphere, low-pressure barrier chamber (19) j Condensate barrier chamber (14) and interior (10) Throttle sections lie.

2, non-contact shaft seal according to claim 1, characterized in that that the in the low pressure barrier chamber (19) introduced cold feed water of the pressure line (11) one between Condenser (2) and low-pressure preheater (3) arranged front = pump (1) removed and in the bleed line (20) branched off from this pressure line leading to the low-pressure barrier chamber (19) leads, there is a throttle device (21),

3 »Non-contact shaft seal according to claim 1, characterized that the between the condensate barrier chamber (i4) and the throttle section lying partially or entirely in a manner known per se as a screw-groove gap pump, which lies in the interior (1O) to be sealed (17) is formed, of which liquid in the gap between a fixed (15) and a rotating one Part (16) is conveyed against the pressure to be sealed,

1 ■.

Non-contact shaft seal according to claim 3 »characterized in that that the from the screw groove pump (17) the pumped liquid runs through a circuit in a known manner via an external return line (29), wherein in the return line (29) a cooler (27) and a Throttle device (28) installed: are.