DE2010582B2

DE2010582B2 - Dichtung für die im wesentlichen senkrecht angeordnete Antriebswelle einer in einen Druckbehälter eingebauten Kreiselpumpe

Info

Publication number: DE2010582B2
Application number: DE19702010582
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. 6903 Neckargemuend Haeser; Juergen 6940 Weinheim Schreiner
Original assignee: Halberg Maschinenbau & Co 6700 Ludwigshafen GmbH
Current assignee: Halberg Maschinenbau & Co 6700 Ludwigshafen GmbH
Priority date: 1970-03-06
Filing date: 1970-03-06
Publication date: 1974-12-12
Also published as: FR2083921A5; SE367464B; GB1289442A; CH529307A; BE763034A; NL7019037A; DE2010582A1; DE2010582C3

Description

Abdichten einer Antriebswelle für gekapselte Kreiselpumpen bereitzustellen, mit welcher das Austreten schädlicher, z.B. radioaktiver Gase und Flüssigkeiten mit Sicherheit verhindert wird,

Pie Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführung sieht vor, daß man zum Konstanthalten des Druckverhälmisses i^> _Ga_S<^i> _löi<^JDä0i in den beiden ölvorratsbehältera den gleichen Gasdruck wie im Druckbehälter der Pumpe aufrechterhält, wozu an den Gasraum des ersten ölvorratsbehälters zwei Rohrleitungen angeschlossen sind, wovon eine mit dem ölfangbehälter und die zweite über eine den Druck weiterleitende Gastrenneinrichtung mit dem Gasraum des zweiten ölvorratsbehälters verbunden ist, die Ölräume der beiden ölvorratsbehälter über Leitungen mit den entsprechenden Druckölräumen verbunden sind. Dabei müssen die beiden ölvorratsbehälter so hoch aufgehängt werden, daß die Flüssigkeitssäuleu des Öls die gewünschten Überdrücke an den V'ellenabdichtungen erzeugen.

Als weitere Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das im ölfangbehälter gesammelte Lecköl von Zeit zu Zeit durch Verminderung des Gasdruckes im Gasraum des ersten ölvorratsbehälters über Gasleitungen in den ölvorratsbehälter zurückgeführt wird, wobei eine im ölfangraum angeordnete Meßsonde oder andere Mittel als Impulsgeber dient/dienen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn man das öl der an die Antriebswelle grenzenden Druckölräume durch mit der Antriebswelle umlaufende Hilfslaufräder, Förderschnecken oder ähnliche Teile über ölkühler oder Durchlaufbehälter umpumpt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesc ndere darin, daß mit Sicherheit keine verseuchten Gase in die Umgebung austreten können, da die Drücke in den an die Antriebswelle grenzenden Räumen vom Gasraum des Druckbehälters 2 über P_l0| nach P₀ a\, also zur Atmosphäre oder Lagerseite hin ansteigen. Außerdem machen die Gasdrücke in den ölvorratsbehältern betriebsbedingte Druckschwankungen des im Pumpendruckbehälter 2 enthaltenen Schutzgases mit, wobei jedoch die durch die Höhe der ölsäulen in den ölvorratsbehältern und den dazugehörigen Leitungen hervorgerufenen Überdrücke aufrechterhalten werden. Es ist besonders vorteilhaft, daß die konstant zu haltenden Druckdifferenzen zwischen den Druckölräumen einerseits und zwischen den Druckölräumen und dem Gasraum über dem Fördermedium andererseits nicht durch komplizierte Regelsysteme aufrechterhalten werden, sondern viel einfacher und sicherer nur durch verschieden hohe Flüssigkeitssäulen des Spülmediums gebildet werden. Diese unterschiedlichen Flüssigkeitssäulen ergeben sich durch die verschieden hohe Aufhängung der ölvorratsbehälter, Leitungen zu den Druckölräumen und Verbindungen der Gasräume.

Eine Anordnung der Hauptteile gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt:

Es bedeutet: 1 die Antriebswelle, 2 den Druckbehälter, in dem sich die Kreiselpumpe befindet, 3 den Gasraum in 2, 4 den ölfangbehälter, S den Spalt zwischen 1 und 4, 6 die ölschleuderscheibe, 7 den Druekölraum mit P_{1 ö}t· 8 die untere, 9 die obere Gleitringdichtung und 10 ein Hilfslaufrad in 7, H den Druekölraum mit P„_öi und seiner Gleitringdichtung 12, 13 den ölvorratsbehälter im ölkreis-

S lauf P₁₀₁ mit 14 öl- und 15 Gasraum, 16 den ölvorratsbehälter im ölkreislauf Ρ,,₀₁ mit 17 öl- und 18 Gasraum, 19 die Verbindungsrohrleitung für Gas zwischen 4 und 13, 20 die Verbindungsrohrleitung für öl zwischen 7 und 13 mit Mündungen 20 a und

ίο 20ft in 7, 21 die Verbindungsrohrleitung zwischen 7 und dem ölkühler 22 (oder Durchlaufbehälter), wobei der Ölkühlerausgang wieder in die Verbindungsrohrleitung 20 mündet, 23 die Gasleitung zum Druckabsenken mit einem Magnetventil 30, 24 die Gasverbindungsleitung zwischen den Gasräumen 15 und 18 mit zwischengeschalteten Magnetventil 31 und einer Trenneinrichtung 32, 25 die Ölrohrleitung zwischen 11 und 16, 29 ein Zweiwegventil, welches über die Leitungen 19, 33 und 34 den ölfangbehäl-

ao ler 13 verbindet, 26 eine Meßsonde mit dem Impulsgeber 27 (für: ein) und 28 (für: au<=^x-, welche im ölfangbehälter 4 angeordnet sind, und 37 die Zuleitung für das Schutzgas. Die Sonde 26 ist mit einem elektrischen Steuerteil 36 verbunden, das mittels Impuls-

«5 leitungen 35 mit den Ventilen 29, 30 und 31 in Verbindung iteht.

Die Wirkungsweise der Dichtung ist folgende:
Im Normalbetrieb fließt öl aus dem zweiten Ölvorratsbehälter 16 unter dem Gasdruck des Druckbehälters 2 und dem Druck der Ölsäule vom Flüssigkeitsniveau im ölbehälter 16 bis zur Dichtungsanordnung nach Maßgabe der Leckraten der zweiten und dritten Gleitringdichtungen 12 und 9 in den zweiten Diuckölraum 11 und von dort über die dritte Gleitringdichtung 12 ins Freie, sowie zum Teil über die zweite Gleitringdichtung 9 in den ersten Druekölraum 7. Außerdem fließt öl aus dem ersten ölvorratsbehälter 13 unter dem Gasdruck des Druckbehälters 2 und dem Druck der ölsäule vom Flüssigkeitsni\eau des ersten Ölbehälters 13 bis zur Dichtungsanordnung nach Maßgabe eines Teils der Leckrate der ersten Gleitringdichtung 8 in den ersten Druekölraum 7 und von dort zusammen mit dem Lecköl aus der zweiten Gleitringdichtung 9 in den ölfangbehälter 4. Aus dem Ölfangbehälter 4 wird von Zeit zu Zeit nach der Ansammlung einer bestimmten Leckölmenge durch Absenken des Gasdrucks in den beiden ölvorratsbehältern 16 und 13 und durch Betätigen des Zweiwegeventils 29 das Lecköl in den Ölvorratsbehälter 13 zurückgeführt und auf diese Weise ohne Berührung mit der Umgebung laufend im tCrcis geführt.

Auch das durch die dritte Gleitringdichtung 12 ins Freie gelangte Lecköl kann in den ölkreislauf zurückgegeben werden.

Zur Einhaltung einer gewünschten öltemperatur z. B. in den Druckölräumen wird das öl mittels Hilfslauirädern oder Förderschnecken 10, die mit der Antriebswelle verbunden sind, durch einen Wärmetauscher 22 umgepumpt.

Die beschriebene Dichtung nach uer Erfindung gestattet das Umnumpen von radioaktiven oder stark korrosiven Fördermedien wie z. B. von Natrium als Kühlmittel in Kernreaktoren im sicheren wartungsfreie¹' Dauerbetrieb, ohne daß radioaktive oder korrosive Stoffe in die Umgebung gelangen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

¹ 3

Patentansprüche:

1, Dichtung für die im wesentlichen senkrecht angeordnete Antriebswelle einer in einen Druckbebälter eingebauten Kreiselpumpe, deren Hydraulikteile in der Flüssigkeit eingetaucht und deren übrige Teile außerhalb des Druckbehälters angeordnet sind, wobei über dem Flüssigkeitsspiegel ein Schutzgaspolster liegt und in einem Druckölraum angeordnete Gleitringdichtungen den Gasraum am Wellendurchtritt abdichten, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abdichten des Gasraums (3) im Druckbehälter (2) gegen die Atmosphäre drei Gleitringdichtungen (8, 9, 12) angeordnet sind, wobei die erste Gleitringdichtung (8) den Gasraum (3), der sich über einem Ringspalt (S) in einem ölfangbehälter (4) erstreckt, gegen einen ersten Druckölraum (7), die zweite Gleitringdichtung (9) den ersten Druck-Clraum (7) gegen einen zweiten Druckölraum (11) und die dritte Gleitringdichtung (12) den Druck- ao Ölraum (11) gegen die Atmosphäre abdichtet, wobei die Druckölräume mit zwei auf unterschiedlichem statischen Niveau angeordneten ölvorratsbehältern (16, 13) verbunden sind, die bewirken, daß der Druck im zweiten Druckölraum (11) größer ist als der im ersten Druckölraum (7) und der im ersten Druckölraum größer ist als der im Gasraum (3) und Einrichtungen zum Konstanthalten dieser Drücke (34, 29, 20 a, 20 b, 20, 19, 13, 24, 31, M, 24, 16, 25, 11, 7 und 2) vorgesehen sind, und zwischen dem Druckölraum (7) und dem Gasraum (3) ein d;,j aus der ersten Gleitringdichtung (8) leckvnde iM aufnehmender ölfangbehälter (4) vorgesehen ist, der ringartig so um die Antriebswelle (1) angeordnet ist, daß er mit seiner Innenwand und der Antriebswelle (1) einen Ringspalt (5) bildet, dessen oberes Ende von einer auf der Antriebswelle (1) befestigten, nach außen und abwärts abgebogenen ölschleuderscheibe (6) abgedeckt ist.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Konstanthalten der Drücke in den Druckölräumen (7 und 11) Leitungen (19, 24) aufweisen, die den ölfangbehälter (4) mit dem Gasraum (15) und diesen Raum mit dem Gasraum (18) des ölvorratsbehälters (16) verbinden, wobei in der Leitung (24) eine Trenneinrichtung (32) vorge-

■ sehen ist, die lediglich eine Druckübertragung zwischen den Gasräumen (15) und (18) gewährleistet.

3. Dichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, mit welchen das im ölfangbehälter (4) angesammelte Lecköl von Zeit zu Zeit durch Verminderung des Gasdruckes im ersten Druckgasraum (15) über die eine Leitung (19) und eine weitere Leitung (33) zum ersten ölvorratsbehälter (13) zurückführbar ist, wobei eine im ölfangbehälter (4) angeordnete Meßsonde (26) mit ihren Schaltstellen (27, 28) als Impulsgeber dient.

4. Dichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Druckölräumen (7, 11) in Kammern angeordnete, mit der Antriebswelle (1) umlaufende Hilfslaufräder oder Förderschnecken (10) vorgesehen sind, um das öl in den Druckölräumen durch einen ölkühler (22) zu zirkulieren.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellenabdichtung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 be-^SC BekSnte Anordnungen werden beispielsweise zum Umpumpen von Natrium, das als Kühl- oder Wärmeübertragungsmittel dient, in Kernreaktoranlagen verwendet Natrium hat im Förderzustand etwa eine iemperatur von 330 bis 650° C es reagiert mit Sauerstoff Luft oder Wasser. Deshalb bewahrt man es in Druckbehältern, bei niedrigem Druck, d-r etwa dem Zulaufdruck entspricht, unter einem Scbutzgaspolstcr auf und sorgt dafür daß sein Flussigkeitssnieeel nur eine bestimmte Hohe erreicht. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befindet sich ein relativ stößer Gasraum als Ausgleichs- und Regelraum, in dem eine Kühlstrecke angeordnet ist, damit das Schutzeas an der Wellenaustrittsstelle nur noch eine TemSaiur von 80 bis 90° C besitzt Die Wellenaustrittsstelle ist beispielsweise gegenüber der Atmo-SDäie durch eine einfache Gleitringdichtung üblicher Bauart abgedichtet, vergleiche Zeitschrift Atomwirtschaft, Juli 1966, S. 359.

Eine andere bekannte Anordnung verwendet an Stelle der einfachen Gleitringdichtung eine Doppelgleitringdichtung, wobei der Raum zwischen den beiden Gleitringdichtungen mit Öl beaufschlagt wird, welches gegenüber ck-m Druck des Schutzgases emen eerinoen Überdruck hat, vergleiche Zeitschrift KSB-Knische-Berichte, H. 14, März 1969, S. 10

Da jede Gleitringdichtung eine Leckrate besitzt, kann ζ B. radioaktives, unter Überdruck stehendes Schutzgas in der bekannten Ausführung mit nur einer Gleitringdichtung in die Umgebung austreten.

ßei der bekannten Anordnung mit Doppelgleitringdichtung treten infolge des ölüberdruckes Öl und'oder ölnebel in den Gasraum ein. Betreiber solcher Pumpen haben festgestellt, daß das eingetretene Öl eine Verschmutzung des Gasraumes bewirkt. Außerdem soll dadurch an der Welle an der Durchtrittsstelle eine unerwünschte Aufkohlung des Wellenwerkstoffes stattfinden. In der Regel wird der Öldruck durch eine eigene Druckerzeugungsanlage konstant gehalten. Da aber der Schutzgasdruck betriebsbedingten Schwankungen unterworfen ist, kann der Gasdruck auch größer als der Öldruck werden. In diesem Fall tritt durch die gasseitige Gleitringdichtung Schutzgas in den ölraum zwischen den beiden Gleitringdichtungen ein und kann über die zweite Gleitringdichtung in die Umgebung austreten.

Aus der US-PS 3 339 491 ist eine Dichtungsanordnung bekannt, durch die das Eindringen mittels durch Kreiselpumpen umgepumpter korrosiver Flüssigkeiten in Gleitringdichtungen verhindert werden soll. Dies geschieht dadurch, daß ein inertes Gas als Spülmittel in den Raum zwischen Pumpenraum mit dem Fördermedium und den mechanischen Dichtungselementen gepreßt wird, die ihrerseits mit öl geschmiert werden. Bei dieser Anordnung wird das Spülgas in großer Menge in den Pumpenraum eingeführt und gelangt anschließend unmittelbar in die Umwelt. Für die Abkapselung von stark giftigen Stoffen, wie z. B. radioaktiven Stoffen, ist eine derartige Anordnung nicht geeignet, da die Bauelemente Verbindung zur Außenwelt haben.

Schließlich ist aus der US-PS 2 758 855 eine Ölschleuderscheibe zur Wegführung des Lecköls von der rotierenden Welle bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zum