DE19825186C2 - Zentrifugalpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifugalpumpe mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse fliegend gelagerten Rotor mit einer Zulaufkammer, welche die ihr zentral zulaufende Flüssigkeit zentrifugal beschleunigt, und einer axial dahinter angeordneten Austragskammer, die mit der Zulauf­ kammer im Bereich des Innenumfangs des Rotors in Verbin­ dung steht, und einem zentral in die Austragskammer geführten Schöpfrohr, das mit seinem Zulaufende nahe dem Innenumfang der Austragskammer in die Flüssigkeit ein­ taucht, wodurch die Flüssigkeit ausgetragen wird.

Bei bekannten Pumpen dieser Bauart (US 37 95 459) wird die Flüssigkeit zentral in einen Rotor aufgegeben und in einer Zulaufkammer des Rotors zentrifugal beschleunigt. Am Umfang des Rotors läuft die Flüssigkeit in eine axial dahinter angeordnete Austragskammer über. Nahe des Innen­ umfangs der Austragskammer wird die beschleunigte Flüs­ sigkeit von einem Schöpfrohr, das die kinetische und statische Energie im wesentlichen in Druckenergie umwan­ delt, abgenommen und koaxial druckseitig ausgetragen. Diese bekannten Zentrifugal-Schöpfrohrpumpen arbeiten im Überdruckbereich mit voller Füllung der Austragskammer und hohen Rotordrehzahlen. Sie benötigen zulaufseitig zumindest atmosphärischen Druck oder Überdruck.

Desweiteren ist eine Pumpe bekannt (US 4 171 182), mit der Flüssigkeiten aus einem Unterdruckraum ausgetragen werden können. In einem dichten Gehäuse läuft ein Rotor um, der mehrere sich vom Zentrum nach außen erstreckende Förderkanäle aufweist, an deren Ablauf sich jeweils eine kurze siphonartige Umlenkung mit einem Überlauf an­ schließt. Die im Zentrum des Rotors zulaufende Flüssig­ keit wird in den Förderkanälen zentrifugal beschleunigt und an deren Ablauf nach innen umgelenkt. Am Überlauf der siphonartigen Umlenkung läuft die Flüssigkeit in das Gehäuse ab und wird aus dem Gehäuse tangential ausgetra­ gen. Der Rotor steht über eine zentral hineingeführte Leitung mit dem Unterdruckraum in Verbindung, so daß ein Druckausgleich zwischen dem Unterdruckraum und der Nie­ derdruckseite der Pumpe gegeben ist. Die Abdichtung zwischen dem Innenraum des Rotors und der Druckseite erfolgt ähnlich wie bei einer Wasserringpumpe durch die siphonartige Umlenkung. An der Antriebswelle des Rotors ist eine Gleitringdichtung angeordnet.

Bei dieser bekannten Pumpe ist von Nachteil, daß die Abdichtung des Unterdruckraums nur durch die Flüssigkeit in der siphonartigen Umlenkung gewährleistet wird. Bei schäumenden oder siedenden Flüssigkeiten ebenso wie bei plötzlich auftretenden Druckstößen besteht somit die Gefahr eines Gasdurchbruchs bzw. einer Luftleckage. Auch ist die Förderung hochviskoser oder Feststoffe führender Flüssigkeiten problematisch. Ferner besteht an der am Umfang der Antriebswelle des Rotors angeordneten Gleit­ ringdichtung ein direkter Kontakt mit der zu fördernden Flüssigkeit, der insbesondere bei heißen, agressiven oder Festbestandteile enthaltenden Flüssigkeiten zu einer Beeinträchtigung der Dichtigkeit führen kann.

Die Erfindung gemäß dem Hauptpatent 197 18 283 befaßt sich vornehmlich mit dem Problem, Flüssigkeiten aus Prozeßeinrichtungen mit Unterdruck auszutragen, ohne daß die Gefahr eines Gasdurchbruchs oder einer Luftleckage besteht oder Probleme bei der Förderung hochviskoser oder Feststoffe führender Flüssigkeiten auftreten, was gemäß jener Erfindung dadurch gewährleistet ist, daß zum Aus­ tragen von Flüssigkeit aus dem Unterdruckraum eine Gasphase in der Austragskammer über eine in diese hinein­ geführte offene Leitung mit der Gasphase des Unterdruck­ raums in Verbindung steht und daß das Schöpfrohr ablauf­ seitig durch ein selbsttätig schließendes und unter dem Betriebsdruck öffnendes Rückschlagventil verschlossen ist. Dabei ist der Rotor durch eine Gleitringdichtung im Gehäuse gegen die Atmosphäre abgedichtet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirksame Abdichtung des Rotors in dem Gehäuse zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gleitringdichtung angrenzend an einen den Rotor aufnehmenden Gehäusebereich auf einer Antriebswelle des Rotors angeordnet ist, wobei der den Rotor aufnehmende Gehäusebereich mit der Austragskammer gasdurchlässig in Verbindung steht.

Durch die Anordnung der Gleitringdichtung auf der angren­ zend an den den Rotor aufnehmenden Gehäusebereich ange­ ordneten Antriebswelle des Rotors besteht kein direkter Kontakt der Gleitringdichtung mit der zu fördernden Flüssigkeit und wird somit eine Beeinträchtigung der Lebensdauer der Gleitringdichtung durch schädliche Eigen­ schaften der Förderflüssigkeit (Hitze, Agressivität, Festbestandteile) vermieden. Der den Rotor aufnehmende und mit dem Unterdruckbereich in der Austragskammer in Verbindung stehende Gehäusebereich bildet dabei eine Pufferzone zwischen der Förderflüssigkeit und der Gleit­ ringdichtung.

Mit Vorteil weist der Rotor zulaufseitig gegenüber dem mit ihm in Verbindung stehenden Gehäusebereich eine rotierende, berührungsfreie Spaltdichtung auf. Diese Spaltdichtung verhindert das Eindringen von Förderflüs­ sigkeit in den an die Gleitringdichtung angrenzenden Gehäusebereich und stellt einen zusätzlichen Schutz der Gleitringdichtung vor den schädlichen Einflüssen der Förderflüssigkeit dar.

Weiterhin bevorzugt weist die Spaltdichtung Rippen mit Axialbohrungen und von diesen eingeschlossene Kammern auf, wodurch in die Spaltdichtung eindringende Spritz­ flüssigkeit aus dem Rotor durch die Drehbewegung der Spaltdichtung in diesen zurückgeführt wird.

Desweiteren ist in einer bevorzugten Ausführung ein tangentialer Anschluß an dem mit der Austragskammer in Verbindung stehenden Gehäusebereich vorgesehen, über den Flüssigkeit, die über die Spaltdichtung in diesen Gehäu­ sebereich eingedrungen ist, abgeführt werden kann.

Mit Vorteil ist dieser tangentiale Anschluß über ein Rückschlagventil mit dem Zulauf der Pumpe verbunden.

Gemäß einer weiterhin günstigen Ausführung ist die Gleit­ ringdichtung in eine zugleich schmierende Sperrflüssig­ keit getaucht, die sich innerhalb einer geschlossenen Kammer des Gehäuses befindet. Diese Sperrflüssigkeit gewährleistet die Abdichtung des mit der Austragskammer in Verbindung stehenden Gehäusebereichs und sichert eine von der Flüssigkeitsförderung völlig unabhängige sichere Funktion der Gleitringdichtung.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeich­ nung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels beschrieben.

Die Zentrifugalpumpe weist ein Gehäuse 1 mit im wesentli­ chen zylindrischem Querschnitt auf. Innerhalb des Gehäu­ ses 1 ist ein Rotor 4 angeordnet, der über eine Nabe 5 an die im Gehäuse 1 gelagerte Antriebswelle 6 angeschlossen ist. Die Antriebswelle 6 wird durch einen nicht darge­ stellten Motor außerhalb des Gehäuses 1 angetrieben. Der Rotor 4 weist an der der Antriebswelle 6 gegenüberliegen­ den Stirnseite eine zentrale Öffnung 8 auf, die von einer Hohlachse 9 begrenzt ist. Der Rotor 4 steht über die Öffnung 8 und die Hohlachse 9 mit einem Zulauf 10 in Verbindung. über den Zulauf 10 ist die Pumpe an den Flüssigkeitsablauf einer nicht gezeigten Prozeßanlage, z. B. einem Vakuumverdampfer angeschlossen. Über den Zulauf 10 läuft der Pumpe die aus der Prozeßanlage auszu­ tragende Flüssigkeit zu.

Der Rotor 4 weist zulaufseitig im Anschluß an die Öffnung 8 eine Zulaufkammer 11 auf, die von dem übrigen Rotor durch eine Zwischenwand 12 getrennt ist. Zwischen der Zwischenwand 12 und der ihr nahen Stirnwand 13 des Rotors 4 können mehrere Stege 14 eingesetzt sein, die als Ra­ dialschaufeln wirken. Jenseits der Zwischenwand 12 bildet der Rotor 4 eine Austragskammer 15. Die Zwischenwand 12 reicht nicht ganz bis zur Umfangswand 16 des Rotors 4, so daß ein freier Überlaufring 17 verbleibt, über den die Austragskammer 15 mit der Zulaufkammer 11 in Verbindung steht.

Eine in die Austragskammer 15 hineingeführte offene Leitung 19 steht mit der Gasphase der unter Unterdruck stehenden Prozeßanlage in dichter Verbindung und weist zur Pumpe hin ein Gefälle auf.

Durch die Hohlachse 9 und die Öffnung 8 ist ferner ein Schöpfrohr 20 in den Rotor 4 hineingeführt, das die Zwischenwand 12 durchgreift und in der Austragskammer nach außen gebogen ist derart, daß es an seinem Zulauf­ ende 21 gegen die Drehrichtung des Rotors ausgerichtet ist. An seinem anderen Ende führt das Schöpfrohr zu dem Ablauf 26 der Pumpe, der ein Verschlußorgan in Form eines Rückschlagventils 27 aufweist. Bei Stillstand der Pumpe oder wenn das Schöpfrohr keine Flüssigkeit fördert, schließt das Rückschlagventil 27 den Rotor 4 gegenüber der Umgebung hermetisch ab, so daß über den Ablauf 26 der Pumpe kein Lufteinbruch in die Prozeßanlage erfolgen kann.

Ein Gehäusebereich 61 steht mit der Austragskammer 15 des Rotors 4 und somit auch mit der Gasphase der Prozeßanlage in Verbindung und ist gegenüber der Austragskammer 15 durch eine Spaltdichtung 62 möglichst flüssigkeits- aber nicht gasdicht abgedichtet.

Die mit dem Rotor 4 rotierende und gegenüber der Hohlach­ se 9 berührungsfreie Spaltdichtung 62 weist Rippen 63 auf, die Zwischenräume einschließen, wobei jede Rippe 63 eine Axialbohrung 64 aufweist. Über diese Axialbohrungen 64 wird in die Spaltdichtung 62 eindringende Spritzflüs­ sigkeit aus dem Rotor 4 durch die Drehbewegung der Spalt­ dichtung 62 in diesen zurückgeführt.

Der mit der Austragskammer 15 in Verbindung stehende Gehäusebereich 61 ist über eine auf der Antriebswelle 6 des Rotors angeordnete Axial-Doppelgleitringdichtung 30, mit zwei Gleitringpaaren 31, 33 bzw. 32, 34 und einem Mitnehmerstift 41 zur Mitnahme der inneren Gleitringe 31, 32 gegen die Atmosphäre abgedichtet. Der Unterdruck entsprechend der Gasphase des über die Leitung 19 mit dem Inneren des Gehäuses 1 verbundenen Unterdruckraums in der Prozeßanlage (nicht gezeigt) erstreckt sich damit auch auf den Gehäusebereich 61.

Flüssigkeit, die über die Spaltdichtung 62 in den Gehäu­ sebereich 61 eingedrungen ist, wird über einen tangentia­ len Stutzen 65 und ein weiteres Rückschlagventil 66 dem Speisezulauf 10 der Pumpe zugeführt. Das Rückschlagventil 66 sperrt dabei den Zufluß aus der Prozeßanlage in den Gehäusebereich 61.

Ein Teil des mit der Umgebung in Verbindung stehenden Bereichs des Gehäuses 1 wird von einer Kammer 36 zur Aufnahme einer Schmier- und Sperrflüssigkeit gebildet, in der die Gleitringdichtung 30 angeordnet ist. Die Kammer 36 weist dabei einen Zuführ- und Entnahmestutzen 67 für die Schmier- und Sperrflüssigkeit auf.

Claims (6)

1. Zentrifugalpumpe mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse fliegend gelagerten Rotor mit einer Zulauf­ kammer, welche die ihr zentral zulaufende Flüssig­ keit zentrifugal beschleunigt, und einer axial dahinter angeordneten Austragskammer, die mit der Zulaufkammer im Bereich des Innenumfangs des Rotors in Verbindung steht, und einem zentral in die Aus­ tragskammer geführten Schöpfrohr, das mit seinem Zulaufende nahe dem Innenumfang der Austragskammer in die Flüssigkeit eintaucht, wodurch die Flüssig­ keit ausgetragen wird, wobei gemäß Patent 197 18 283 zum Austragen von Flüssigkeit aus einem Unterdruck­ raum eine Gasphase in der Austragskammer über eine in diese hineingeführte offene Leitung mit der Gasphase des Unterdruckraums in Verbindung steht, das Schöpfrohr ablaufseitig durch ein selbsttätig schließendes und unter dem Betriebsdruck öffnendes Rückschlagventil verschlossen ist und die Austrags­ kammer durch eine Gleitringdrichtung gegen die Atmosphäre abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringdichtung (30) angrenzend an einen den Rotor (4) aufnehmenden Gehäusebereich (61) auf einer Antriebswelle (6) des Rotors (4) angeordnet ist, wobei der den Rotor (4) aufnehmende Gehäusebe­ reich (61) mit der Austragskammer (15) gasdurchläs­ sig in Verbindung steht.

2. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rotor (4) zulaufseitig gegenüber dem mit ihm in Verbindung stehenden Gehäusebereich (61) eine rotierende, berührungsfreie Spaltdichtung (62) aufweist.

3. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltdichtung (62) Rippen (63) mit Axialbohrungen (64) und von diesen einge­ schlossene Kammern aufweist.

4. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Austragskam­ mer (15) in Verbindung stehende Gehäusebereich (61) einen tangentialen Anschluß (65) zum Abführen von Flüssigkeit aufweist.

5. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der tangentiale Anschluß (65) über ein Rückschlagventil (66) mit dem Zulauf (10) der Pumpe verbunden ist.

6. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringdichtung (30) umfangsseitig in eine zugleich schmierende Sperrflüssigkeit getaucht ist.