DE19503318A1 - Spülung der Dichtung bei einer Pumpe zur Förderung stark salzhaltiger Medien - Google Patents
Spülung der Dichtung bei einer Pumpe zur Förderung stark salzhaltiger MedienInfo
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Description
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Schutz einer
Dichtung in einer Pumpe, die eine Flüssigkeit fördert, in der
Feststoffe und/oder gelöste Stoffe enthalten sind, die sich auf
der produktzugewandten Seite der Dichtung ablagern können. Ganz
besonders ist es einsetzbar bei der Aufarbeitung und Aufkonzen
trierung von Schwefelsäure mit einem Salzgehalt nahe der Sätti
gungskonzentration, die bei der Herstellung von Titandioxid nach
dem Sulfatverfahren anfällt.
Bei der Herstellung von Titandioxid nach dem Sulfatverfahren
durch Lösen von beispielweise Ilmenit in konzentrierter
Schwefelsäure mit zahlreichen Reinigungsschritten zur Entfernung
der im Erz stets vorhandenen Begleitelemente (in großem Maße
Eisen, aber auch Chrom, Vanadium, Niob u. a.) fallen große Mengen
schwefelsäurehaltiger Flüssigkeiten an, die je nach Konzentra
tionsbereich und Temperatur als Lösung oder als Suspension
vorliegen. Speziell wird eine 20 bis 26 Gew.-%ige Schwefelsäure
mit einem Gehalt von etwa 15 Gew.-% gelöstem Eisensulfat als
Dünnsäure bezeichnet.
Die im folgenden geschilderten Probleme sind nicht auf
salzhaltige Schwefelsäure begrenzt; sie können im Prinzip bei
jeder Flüssigkeit auftreten, die gelöste Stoffe in einer solchen
Konzentration enthält, daß bei den entsprechenden Zustands
variablen, insbesondere bei der entsprechenden Temperatur, die
Sättigung nahezu erreicht oder überschritten ist.
Das Umpumpen salzhaltiger Schwefelsäure in großen Mengen mit
einer Pumpe mit einer einfachen Gleitringdichtung oder
Stopfbuchsendichtung zur Produktseite hin war bisher nicht
sinnvoll, weil auskristallisierende Salze die Gleitringe oder
die Stopfbuchsenpackungen blockierten oder zerstörten. Auch eine
zweistufige hydraulische Entlastung in Verbindung mit einem
hydropneumatisch beaufschlagten Teflonfaltenbalg als Still
standsdichtung konnte einen langfristig zuverlässigen Betrieb
nicht gewährleisten.
Mit diesen Maßnahmen konnte zwar für eine begrenzte Zeit ein
störungsfreier Betrieb sichergestellt werden; insbesondere durch
die unvermeindlichen Pumpenabschaltungen wurde jedoch die
Lebensdauer der Dichtung stark verkürzt. Die Instandsetzung der
Dichtungen war höchst störend für den Betriebsablauf. Eine Ver
schmutzung (Salzabscheidung) an der hydrodynamischen Entlastung
erforderte oft schon nach 10 Schaltzyklen einen Ausbau der
Pumpenwelle und ein Reinigen der Entlastungsräder und der
Zwischenwände. Die empfindlichen Gußteile wurden dabei häufig
beschädigt. Desgleichen war eine hydropneumatisch beaufschlagte
Teflonstillstandsdichtung oft schon nach zehnmaligem Ausschalten
unbrauchbar. Die Salzrückstände erhöhten so sehr den Verschleiß
des Teflonbalges, daß Fördergut an der Welle austreten konnte.
Von einem Teilstrom des Fördermediums angeströmte Dichtungen
waren im Prinzip bekannt; jedoch war bei der Förderung von Dünn
säure oder ähnlichen Produkten mit hohen Salzgehalten von dieser
Verfahrensvariante keine Abhilfe zu erwarten, da bereits ohne
Anströmung störende Salzablagerungen die Zuverlässigkeit der
Dichtung begrenzten, die Salzablagerungen im Dichtungsbereich
durch das Anströmen daher eher zunehmen sollten.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, durch länger haltbare
Dichtungen die Zuverlässigkeit der Pumpe zu erhöhen, insbe
sondere soll die Pumpe das Ab- und Anfahren öfters ohne Schaden
an den Dichtelementen überstehen.
Das Problem wird dadurch gelöst, daß die produktzugewandte Seite
der Dichtung von einem Teilstrom der Förderflüssigkeit ange
strömt und gespült wird, wobei die Temperatur der Flüssigkeit im
Bereich der Dichtung erhöht ist.
Ganz besonders ist das Verfahren anwendbar bei der Aufarbeitung
und Aufkonzentrierung von Schwefelsäure, die in großen Mengen
bei der Herstellung von Titandioxid nach dem Sulfatverfahren
anfällt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteran
sprüchen beschrieben.
Das Verfahren führt zu einer Erhöhung der Zuverlässigkeit der
Pumpe und einer Verbesserung bei Verfahren, bei denen solche
Pumpen eingesetzt werden müssen.
Werden die Pumpen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrie
ben, kann die Standzeit um mehr als einen Faktor 20 erhöht
werden. Auch bei wiederholtem An- und Abfahren werden die Dich
tungen weniger beschädigt als bisher; die Pumpe kann wenigstens
50 mal öfters aus- und angeschaltet werden als bisher, ehe
Reparaturen an der Dichtung erforderlich werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im folgenden weiter beispiel
haft beschrieben; eine Realisierung des Verfahrens an einer
Siliziumgußpumpe vom Typ RSU beim Umpumpen von Dünnsäure ist in
der Zeichnung dargestellt.
Es zeigen
Fig. 1 Schnitt durch eine Pumpe, wobei im oberen Bereich die
bisherige Dichtung (Kreis A) mit Entlastungsrädern und
Stillstandsabdichtung, im unteren Bereich (Kreis B)
erfindungsgemäß eine Gleitringdichtung mit Spülkammer
dargestellt ist, ergänzt durch einem Wärmetauscher zur
Temperaturerhöhung der Spülflüssigkeit und eine Filter
presse mit Druckerhöhungspumpe zum Abscheiden von Fest
stoffen aus dem Spülflüssigkeitsstrom.
Fig. 2 Ausschnitt aus Fig. 1, Kreis A, bei dem die bisherige
Dichtung vergrößert dargestellt ist.
Fig. 3 Ausschnitt aus Fig. 1, Kreis B, bei dem die erfin
dungsgemäße Gleitringdichtung mit Spülkammer vergrößert
dargestellt ist.
Die der Produktseite zugewandte Dichtung in der bisherigen Aus
führung (Fig. 1, Kreis A) besteht aus zwei Entlastungsrädern 1
mit den entsprechenden Zwischenwänden 2. Entlastungsräder 1 und
Zwischenwände 2, Pumpengehäuse 3 und Wellenschonhülse 4 sind aus
Siliziumguß. Während des Pumpens einer Flüssigkeit mit einem
hohen Anteil an gelösten Stoffen kristallisieren an der Ober
fläche der Entlastungsräder 1 und der Zwischenwände 2 diese
Stoffe (Salze) aus. Dadurch wird die Entlastung zunehmend
unwirksam. Es kann Flüssigkeit durch die Dichtung in den
hinteren Bereich um die Welle gelangen. Eine weitere Folge der
zunehmenden Versalzung ist eine steigende Stromaufnahme, hervor
gerufen durch Reibung und steigende Temperaturen. Durch Ausbau
der Pumpenwelle und Reinigen der Dichtung muß die Pumpe wieder
betriebsbereit gemacht werden. Außerdem sind die Entlastungs
räder und die Zwischenwände aus dem korrosionsunempfindlichen
Siliziumguß sehr bruchanfällig. Beeinflußt durch Reibungswärme an
versalzten Entlastungsrädern und Zwischenwänden können darüber
hinaus Spannungsrisse in den Siliziumgußteilen entstehen und zum
plötzlichen Pumpenausfall führen.
Bei einer Pumpe mit hydraulischer Entlastung muß eine Still
standsdichtung vorhanden sein. Dafür werden bei Pumpen kleinerer
Leistungen häufig Packungsstopfbuchsen eingesetzt. Bei Pumpen
größerer Leistung wird üblicherweise ein Balg 5, z. B. aus
Teflon, eingesetzt, der mit Preßwasser (Zutritt über 6) auf die
Wellenschonhülse 4 gedrückt wird. Im Bereich des Balges 5 und
der Wellenschonhülse 4 führen Salzablagerungen, durch aus
tretende Förderflüssigkeit verursacht, schnell zum Verschleiß
des Balges 5. Besonders beim An- und Abfahren der Pumpe gelangt
Fördermedium durch die hydraulische Entlastung in den Bereich
der Stillstandsdichtung. Die Lebensdauer dieser Dichtung wird
durch die Zahl der Abschaltzyklen stark beeinflußt.
Beim Umpumpen salzhaltiger Dünnsäuren muß oft schon nach zehn
maligem An- und Abfahren der Pumpe wegen des Verschleißes die
Stillstandsdichtung erneuert werden.
Erfindungsgemäß wird ein auf einen produktseitigen Sitzring 7
und Gleitring 8 - siehe Fig. 3 - auftreffender Spülflüssig
keitsstrom 9 dem Förderstrom 10 entnommen und die Temperatur
dieses Spülflüssigkeitsstromes 9 über einen Wärmetauscher 12 um
einige °C erhöht. Bei Dünnsäure sind es bevorzugt 15 bis 20°C.
Sicherheitshalber ist ein mechanisches Filter 13, z. B. eine
Filterpresse mit Aufgabepumpe 14 zur Druckerhöhung, dem Wärme
tauscher 12 vorgeschaltet. Als Wärmeträger zur Temperatur
erhöhung kann beispielweise Kondensat 14a aus Vorwärmern von
Eindampfstraßen verwendet werden.
Die erfindungsgemäß gespülte Gleitringdichtung (Kreis B in Fig.
1) ist in Fig. 3 vergrößert herausgezeichnet. Sie besteht aus
dem produktseitigen Sitzring 7 und Gleitring 8 und aus einem
atmosphärenseitigen Sitzring 16 und Gleitring 15.
Die Dichtung wird in bekannter Weise über einen Sperrwasser
eintritt 17 mit Sperrwasser beaufschlagt, das die Dichtung über
einen Sperrwasseraustritt 18 wieder verläßt.
Um den produktseitigen Sitzring 7 und Gleitring 8 bespülen zu
können, ist eine Spülkaminer 19 vorhanden, in die die gereinigte,
erwärmte Spülflüssigkeit 9 durch Bohrungen im Gehäusedeckel
eintritt; sie wird über ein Fördergewinde oder einen Spaltring
20 wieder in das Fördermedium 10 eingetragen.
In der Fig. 3 ist auch eine vorteilhafte Ausbildung der Neben
dichtungen 21, 22, dargestellt, die so wartungsarm sind, daß bei
einem erfindungsgemäßen Betrieb ein Ausfall bisher nicht
beobachtet worden ist.
Bei einer Förderung von Dünnsäure haben sich folgende Material
ien bewährt:
Für den Sitzring 7 und Gleitring 8 Siliziumcarbid (Der Gleitring 8 ist an seiner äußeren Oberfläche extrem glatt poliert, um An backungen von Salzkristallen und damit eine Blockade des Gleit ringes zu verhindern). Für den Sitzring 16 und Gleitring 15 Siliziumcarbid und Hartkohle. Die Nebendichtung 21 besteht aus Polyurethanketan; die Nebendichtung 22 ist ein teflonummantelter Fluorkautschukring. Der Einsatzring 24 besteht aus Silizium carbid; Druckring 25 und Stützring 26 bestehen aus Chromnickel stahl (1.4571). Das Spreizfederelement 23 besteht aus modifi ziertem Teflon und Chromnickelstahl.
Für den Sitzring 7 und Gleitring 8 Siliziumcarbid (Der Gleitring 8 ist an seiner äußeren Oberfläche extrem glatt poliert, um An backungen von Salzkristallen und damit eine Blockade des Gleit ringes zu verhindern). Für den Sitzring 16 und Gleitring 15 Siliziumcarbid und Hartkohle. Die Nebendichtung 21 besteht aus Polyurethanketan; die Nebendichtung 22 ist ein teflonummantelter Fluorkautschukring. Der Einsatzring 24 besteht aus Silizium carbid; Druckring 25 und Stützring 26 bestehen aus Chromnickel stahl (1.4571). Das Spreizfederelement 23 besteht aus modifi ziertem Teflon und Chromnickelstahl.
Beim erfindungsgemäßen Betrieb der Pumpe (Durchsatz ca. 1600
m³/h, Drehzahl 1000 U/min und einer Leistungsaufnahme von ca. 85
kW) sind die kostspieligen Stillstandszeiten wegen Reparatur und
erforderlichen Spülzeiten um einen Faktor drei zurückgegangen.
Bei einer Anlage zur Aufkonzentrierung von Dünnsäure aus der
Titandioxidproduktion hat sich die Zuverlässigkeit der Gesamt
anlagen beträchtlich verbessert. Durch den Fortfall der hydrau
lischen Entlastung sinkt zudem die aufgenommene elektrische
Energie. Auch die Ersatzteilhaltung ist weniger kostspielig.
Claims (6)
1. Verfahren zum Schutz einer Dichtung einer Pumpe, die eine
Flüssigkeit fördert, in der Feststoffe und/oder gelöste
Stoffe enthalten sind, die sich auf der produktzugewandten
Seite der Dichtung ablagern können, dadurch gekennzeichnet,
daß die produktzugewandte Seite der Dichtung von einem Teil
strom (9) der Förderflüssigkeit (10) angeströmt und gespült
wird, wobei die Temperatur der Flüssigkeit (9) im Bereich
der Dichtung erhöht ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Temperatur des Teilstroms (9) durch einen vorgeschalteten
Wärmetauscher (12) erhöht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß Feststoffe im Teilstrom (9) vor dem Bespülen der Dichtung
abgeschieden (13) werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Spülkammer (19) vorgesehen ist, durch die eine
bessere Anströmung des Teilstroms (9) an die Außenseite von
Sitzring (7) und Gleitring (8) bewirkt wird, und der Teil
strom (9) wieder der zu fördernden Flüssigkeit (10) zugeführt
wird.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet
daß der Teilstrom (9) aus der Spülkammer (19) über ein
Fördergewinde oder einen Spaltring der zu fördernden Flüssig
keit (10) wieder zugeführt wird.
6. Aufarbeitung und Aufkonzentrierung von Schwefelsäure, die bei
der Herstellung von Titandioxid nach dem Sulfatverfahren
anfällt, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport der
Schwefelsäure mit einer Pumpe erfolgt, deren produktseitige
Gleitringdichtung entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 5
von einem Teilstrom der Schwefelsäure mit den gelösten
Stoffen angeströmt und gespült wird, wobei die Temperatur
der Spülflüssigkeit im Bereich der Dichtung erhöht ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19549256A DE19549256C2 (de) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | Verfahren zur Aufarbeitung und Aufkonzentrierung von Schwefelsäure |
DE19503318A DE19503318C2 (de) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | Spülung der Dichtung bei einer Pumpe zur Förderung stark salzhaltiger Medien |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19503318A1 true DE19503318A1 (de) | 1996-08-08 |
DE19503318C2 DE19503318C2 (de) | 1997-11-20 |
Family
ID=7781719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19503318A Expired - Fee Related DE19503318C2 (de) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | Spülung der Dichtung bei einer Pumpe zur Förderung stark salzhaltiger Medien |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19503318C2 (de) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3331466A1 (de) * | 1983-08-31 | 1985-03-07 | Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim | Kreiselpumpe |
DE3804183A1 (de) * | 1988-02-11 | 1989-08-24 | Klein Schanzlin & Becker Ag | Wellendichtung fuer kreiselpumpen |
DE3820062A1 (de) * | 1988-06-13 | 1989-12-21 | Klein Schanzlin & Becker Ag | Stroemungsmaschine |
DE4126504A1 (de) * | 1991-08-07 | 1993-02-11 | Duechting Pumpen Maschf Gmbh | Kreiselpumpe mit gleitringdichtung |
-
1995
- 1995-02-02 DE DE19503318A patent/DE19503318C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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DE-B.: E. Mayer "Axiale Gleitringdichtungen", VDI-Verlag Düsseldorf, 1982, S. 197-199, 202-203, 228-235 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19503318C2 (de) | 1997-11-20 |
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